DE3728480A1 - Hydraulic dual-circuit brake system for a road vehicle - Google Patents
Hydraulic dual-circuit brake system for a road vehicleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Zweikreis-Bremsanlage für ein Straßenfahrzeug mit Vorderachs-/Hinterachs-Bremskreis aufteilung, wobei die installierte Bremskraftverteilung bis zu hohen Werten der Fahrzeugverzögerung hin im Sinne einer auf dynamische Stabilität des Fahrzeuges ausgelegten Festab stimmung getroffen ist und mit einer Einrichtung zur Be grenzung der Hinterachs-Bremskraft, bei der ein Steuerventil vorgesehen ist, das, wenn im Verlauf einer Bremsung ein Schwellenwert Z S der Fahrzeugverzögerung überschritten wird, in eine Sperrstellung umgeschaltet wird und dadurch eine Be grenzung des im Hinterachs-Bremskreis wirksamen Bremsdruckes vermittelt.The invention relates to a hydraulic dual-circuit brake system for a road vehicle with front / rear axle brake circuit distribution, the installed brake force distribution up to high values of the vehicle deceleration in terms of a dynamic stability of the vehicle Festab mood is taken and with a device for loading Limitation of the rear axle braking force, in which a control valve is provided which, when a threshold value Z S of the vehicle deceleration is exceeded in the course of braking, is switched to a blocking position and thereby conveys a limitation of the braking pressure effective in the rear axle braking circuit.
Bremsanlagen dieser Art sind allgemein bekannt, wobei die zur Bremskraftbegrenzung ausgenutzten Steuerventile als hydromechanische Bremsdruckbegrenzer ausgebildet sind, die nach dem Prinzip arbeiten, daß eine träge Masse unter dem Einfluß der am Fahrzeug wirksamen Verzögerung eine Verschiebung in Fahrzeug-Längsrichtung erfährt und dadurch ein Ventil in dessen Sperrstellung bringt, über das - in dessen Offen-Stellung - Bremsdruck in die Hinterradbremsen einkoppelbar ist. Brake systems of this type are generally known, the control valves used to limit the braking force being designed as hydromechanical brake pressure limiters, which operate on the principle that an inertial mass undergoes a displacement in the longitudinal direction of the vehicle under the influence of the deceleration effective on the vehicle and thereby a valve in the latter Brings locking position, via which - in its open position - brake pressure can be coupled into the rear brakes.
Nachteilig bei der Verwendung derartiger Druckbegrenzer zur Bremskraft-Verteilungssteuerung ist, daß die Druckbegrenzer - konstruktionsbedingt - lageempfindlich sind, wobei sich schon geringfügige Abweichungen solcher Druckbegrenzer von ihrer Soll-Lage im Fahrzeug, die auch bei sorgfältigster Montage nicht vermieden können, auf ihre Ansprechschwelle auswirken. Auch durch Störbeschleunigungen, die z. B. durch Unebenheiten der Fahrbahn hervorgerufen werden können, werden die Ansprechschwellen solcher hydromechanischer Bremsdruckbe grenzer beeinflußt. Aus Sicherheitsgründen muß daher die Ansprechschwelle eines solchen Bremsdruckbegrenzers auf einen relativ niedrigen Wert ausgelegt werden, mit der Folge, daß erhebliche Hinterachs-Bremskraftanteile "verschenkt" werden müssen.A disadvantage of the use of such pressure limiters for brake force distribution control is that the pressure limiters - due to the design - are position-sensitive, even slight deviations of such pressure limiters from their target position in the vehicle, which cannot be avoided even with the most careful assembly, affect their response threshold. Also due to interference accelerations, e.g. B. can be caused by bumps in the road, the response thresholds of such hydromechanical Bremsdruckbe limiters are affected. For safety reasons, the response threshold of such a brake pressure limiter must therefore be designed for a relatively low value, with the result that considerable rear axle braking force components must be "given away".
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bremsanlage der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die Ansprechschwelle, bei der die Hinterachs-Bremskraftbegrenzung wirksam wird, genauer festlegbar ist, dadurch höhere Werte dieser Schwelle ausnutzbar und demgemäß auch höhere Bremsverzögerungen erzielbar sind.The object of the invention is therefore to provide a brake system improve the type mentioned in that the Threshold at which the rear axle braking force limitation becomes effective, can be more precisely determined, thereby higher values this threshold can be exploited and accordingly also higher Braking delays can be achieved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeich nenden Teil des Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the characterizing ning part of claim 1 resolved characteristics.
Durch die hiernach vorgesehene Art der elektronischen Erfassung der Fahrzeugverzögerung und Ausbildung des Druckbegrenzungs-Steuerventils als elektrisch ansteuerbares Magnetventil wird sowohl die Genauigkeit der Erfassung der Fahrzeugverzögerung und Festlegung der Ansprechschwelle als auch die Zuverlässigkeit der Steuerfunktionen erheblich erhöht. Es ist daher möglich, die Ansprechschwelle in unmittelbare "Nähe" der kritischen Fahrzeugverzögerung zu legen und ohne Einbuße an dynamischer Stabilität des Fahrzeuges bei einer Bremsung sehr hohe Bremsverzögerungen ausnutzen zu können.Due to the type of electronic Registration of vehicle deceleration and training of Pressure limiting control valve as electrically controllable Solenoid valve will both capture the accuracy of the Vehicle deceleration and setting the response threshold as also the reliability of the control functions significantly elevated. It is therefore possible to set the response threshold in immediate "proximity" to critical vehicle deceleration lay and without loss of dynamic stability of the Vehicle braking very high braking decelerations to be able to exploit.
Bei einem mit einer erfindungsgemäßen Bremsanlage ausgerüsteten Fahrzeug kann daher ohne Gefahr für die dynamische Stabilität des Fahrzeuges bei höchsten Bremsverzögerungen eine Bereifung (Hoch-µ-Reifen) verwendet werden, die deutlich über dem "Fahrzeuggewicht" liegende Fahrzeugverzögerungen Z ermöglicht.In a vehicle equipped with a brake system according to the invention, tires (high-µ tires) can therefore be used without danger to the dynamic stability of the vehicle at the highest braking decelerations, which enables vehicle decelerations Z which are well above the "vehicle weight".
Durch die gemäß Anspruch 2 vorgesehene Relation zwischen der Ansprechschwelle Z S und einer Ausschaltschwelle Z S wird auf einfache Weise vermieden, daß durch das Umschalten zwischen verschiedenen Bremskraftverteilungen Schwingungen des Fahrzeuges angeregt werden können.By according to claim 2 provided relation between the threshold Z S and a turn-off Z S is prevented in a simple manner that the vehicle can be excited by switching between different braking force distributions vibrations.
Wenn das Fahrzeug auch mit einem Antiblockiersystem ausge rüstet ist, so ist es vorteilhaft, dessen zur Überwachung des dynamischen Verhaltens der Fahrzeugräder vorgesehene Sensoren zur Realisierung der erfindungsgemäßen Bremsanlage mit auszu nutzen. Entsprechendes gilt sinngemäß für die elektronische Steuereinheit dieses Antiblockiersystems, sowie von dieser für das Bewegungsverhalten der Fahrzeugräder erzeugter Daten- Signale, die nach den durch die Merkmale der Ansprüche 4 bis 7 genannten Vergleichs- und Verarbeitungsvorschriften für die Bremskraft-Verteilungssteuerung einer erfindungsgemäßen Brems anlage, alternativ, oder in Kombination ausnutzbar sind. If the vehicle is also out with an anti-lock braking system is equipped, it is advantageous to monitor the sensors provided dynamic behavior of the vehicle wheels to implement the brake system according to the invention use. The same applies analogously to the electronic Control unit of this anti-lock braking system, as well as from this for the movement behavior of the vehicle wheels generated data Signals according to the by the features of claims 4 to 7 mentioned comparison and processing instructions for the Brake force distribution control of a brake according to the invention system, alternatively, or in combination.
In der durch die Merkmale des Anspruchs 8 angegebenen Gestaltung ist eine erfindungsgemäße Bremsanlage, wenn das Fahrzeug schon mit einer Antiblockier-Regeleinrichtung versehen ist, mit besonders geringem Mehraufwand realisierbar.In the indicated by the features of claim 8 Design is a brake system according to the invention, if that Vehicle already with an anti-lock control device is provided, can be implemented with particularly little additional effort.
Durch die gemäß Anspruch 9 vorgesehene Steuerungs-Maßnahme wird die Ausnutzbarkeit optimaler Bremsverzögerung, sobald das Antiblockiersystem angesprochen hat, erreicht.By the control measure provided according to claim 9 the exploitability of optimal braking deceleration, as soon as that Anti-lock braking system has reached.
Schließlich hat eine Einstellbarkeit der Ansprechschwelle Z S den Vorteil, daß das Fahrzeug auf verschiedene Beladungszu stände eingestellt werden kann.Finally, an adjustability of the response threshold Z S has the advantage that the vehicle can be set to different loading conditions.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung spezieller Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung.Further details and features of the invention result from the following description of specific exemplary embodiments based on the drawing.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Bremsanlage in vereinfachter, schematischer Blockschaltbild-Darstellung zur Erläuterung zweier Varianten einer hierbei vorgesehenen Einrichtung zur Bremskraftbegrenzung im Hinterachs-Bremskreis und Fig. 1 shows a brake system according to the invention in a simplified, schematic block diagram representation to explain two variants of a device provided here for braking force limitation in the rear axle brake circuit and
Fig. 2 ein Bremskraft-Verteilungsdiagramm zur Erläuterung der Funktion der Bremsanlage gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a brake force distribution diagram for explaining the function of the brake system according to FIG. 1.
Bei der in der Fig. 1, auf deren Einzelheiten ausdrücklich verwiesen sei, dargestellten, erfindungsgemäßen hydraulischen Zweikreis-Bremsanlage 10 für ein Straßenfahrzeug, das durch diese Bremsanlage mit repräsentiert sein soll, sind die Vorder radbremsen 11 und 12 zu einem Vorderachs-Bremskreis I und die Hinterradbremsen 13 und 14 zu einem Hinterachs-Bremskreis II zusammengefaßt.In the Fig. 1, to the details of which reference is expressly shown, the hydraulic dual-circuit brake system 10 according to the invention for a road vehicle, which is to be represented by this brake system, the front wheel brakes 11 and 12 are a front-axle brake circuit I and the rear brakes 13 and 14 combined into a rear axle brake circuit II.
Die beiden Bremskreise I und II sind als sogenannte statische Bremskreise ausgebildet, zu deren Bremsdruck-Versorgung ein als gestufter Tandem-Hauptzylinder 16 ausgebildetes Bremsdruck- Steuergerät vorgesehen ist, mit einem dem Vorderachs-Brems kreis I zugeordneten primär-Ausgangsdruckraum 17 und einem dem Hinterachs-Bremskreis II zugeordneten Sekundär-Ausgangsdruck raum 18, an welche die Hauptbremsleitungen 19 und 21 des Vorderachs-Bremskreises I bzw. des Hinterachs-Bremskreises II einzeln angeschlossen sind, die sich zu den Radbremsen 11 und 12 bzw. 13 und 14 hin verzweigen.The two brake circuits I and II are designed as so-called static brake circuits, for the brake pressure supply of which a brake pressure control unit designed as a stepped tandem master cylinder 16 is provided, with a primary output pressure chamber 17 assigned to the front axle brake circuit I and one to the rear axle Brake circuit II assigned secondary output pressure chamber 18 , to which the main brake lines 19 and 21 of the front axle brake circuit I and the rear axle brake circuit II are individually connected, which branch to the wheel brakes 11 and 12 or 13 and 14 out.
Dabei ist der dem Hinterachs-Bremskreis II zugeordnete Sekundär- Ausgangsdruckraum 18 des Tandem-Hauptzylinders 16 gehäusefest durch die engere Bohrungsstufe des Zylindergehäuses 22 und der diese Bohrungsstufe abschließende Endstirnwand begrenzt und axial beweglich durch einen in der engeren Bohrungsstufe druckdicht verschiebbar geführten Schwimmkolben 23, der gleich zeitig die druckdichte Abgrenzung des Sekundär-Ausgangsdruck raumes 18 gegen den Primär-Ausgangsdruckraum 17 bildet, dessen zweite axiale Begrenzung durch einen in der räumlich weiteren Bohrungsstufe des Zylindergehäuses druckdicht verschiebbaren Primärkolben 24 gebildet ist, an dem die gegebenenfalls mittels eines Bremskraftverstärkers 26 verstärkte, vom Fahrer über das Bremspedal 27 aufgebrachte Betätigungskraft angreift.The secondary output pressure chamber 18 of the tandem master cylinder 16 assigned to the rear axle brake circuit II is fixed to the housing by the narrower bore level of the cylinder housing 22 and the end end wall that closes this bore level, and is axially movable by a floating piston 23 that can be moved in a pressure-tight manner in the narrower bore level, the same timely forms the pressure-tight delimitation of the secondary outlet pressure chamber 18 against the primary outlet pressure chamber 17 , the second axial boundary of which is formed by a primary piston 24 which can be displaced in a pressure-tight manner in the spatially further bore step of the cylinder housing and on which the driver amplifies the brake piston, possibly amplified by a brake booster 26 acts on the brake pedal applied operating force 27 .
Bei dieser Ausbildung des Bremsdruck-Steuergeräts 16 sind die aus einer pedalkraft-gesteuerten Verschiebung des Primär kolbens 24 und des Sekundärkolbens 23 in den Ausgangsdruck räumen 17 und 18 resultierenden statischen Ausgangsdrücke, die in den Vorderachs-Bremskreis I und in den Hinterrad-Bremskreis II eingekoppelt werden, dem Betrage nach einander gleich.In this embodiment of the brake pressure control unit 16 , the resulting from a pedal force-controlled displacement of the primary piston 24 and the secondary piston 23 in the output pressure 17 and 18 resulting static output pressures, which are coupled into the front axle brake circuit I and the rear wheel brake circuit II be equal in amount to each other.
In Verbindung mit der - vorgegebenen - Dimensionierung der Radbremsen 11 und 12 des Vorderrad-Bremskreises I sowie der - in aller Regel schwächer dimensionierten - Radbremsen 13 und 14 des Hinterrad-Bremskreises II ergibt sich bei der insoweit erläuterten Bremsanlage 10 somit eine installierte Bremskraft verteilung im Sinne einer Festabstimmung derselben, was gleich bedeutend damit ist, daß für den gesamten Variationsbereich der Betätigungskraft das Verhältnis der mittels der Vorderrad- bremsen 11 und 12 ausübbaren Vorderachs-Bremskraft F BVA zu der über die Hinterradbremsen 13 und 14 ausübbaren Hinterachs- Bremskraft F BHA konstant ist.In connection with the - predetermined - dimensioning of the wheel brakes 11 and 12 of the front wheel brake circuit I as well as the - generally weaker dimensioned - wheel brakes 13 and 14 of the rear wheel brake circuit II, the brake system 10 thus explained results in an installed brake force distribution in This means that the ratio of the front axle braking force F BVA which can be exerted by means of the front wheel brakes 11 and 12 to the rear axle braking force F BHA which can be exerted by the rear wheel brakes 13 and 14 is constant for the entire variation range of the actuating force is.
In einem Bremskraft-Verteilungsdiagramm 28, bei dem, wie in der Fig. 2, auf deren Einzelheiten nunmehr zur Erläuterung eben falls verwiesen sei, in einem rechtwinkligen Koordinatensystem als Abszisse die auf das Fahrzeuggewicht G bezogene Vorderachs- Bremskraft F BVA /G und als Ordinate die ebenfalls auf das Fahr zeuggewicht G bezogene Hinterachs-Bremskraft F BHA /G aufgetragen sind, entspricht einer fest abgestimmten Bremskraftverteilung eine im Koordinatenursprung 0,0 beginnende Gerade 29, deren Steigung gleich dem Verhältnis F BHA /F BVA entspricht.In a braking force distribution diagram 28, in which, as in FIG. 2, the details of which now for explaining precisely if reference is made, in a rectangular coordinate system as the abscissa, the on-vehicle weight G front axle braking force F BVA / G and the ordinate the rear axle braking force F BHA / G , which is also based on the vehicle weight G , corresponds to a fixedly coordinated braking force distribution, a straight line 29 beginning in the coordinate origin 0.0, the gradient of which corresponds to the ratio F BHA / F BVA .
In dieser Darstellung der Bremskraftverteilung ist die "ideale" Bremskraftverteilung durch eine bei einer Bremsung gleicher Kraftschlußausnutzung an der Vorderachse und an der Hinterachse entsprechende Parabel 31 repräsentiert, wobei diese Parabel 31 durch den Koordinatenursprung 0,0 geht, dort eine Steigung dF BHA /dF BVA hat, die durch die BeziehungIn this representation of the braking force distribution, the "ideal" braking force distribution is represented by a corresponding parabola 31 on the front axle and on the rear axle when the same amount of force is used, whereby this parabola 31 passes through the coordinate origin 0.0, there a slope d F BHA / d F BVA has that through the relationship
dF BHA /dF BVA = ψ/(1-ψ ) (1)d F BHA / d F BVA = ψ / (1- ψ ) (1)
gegeben ist, wobei mit ψ der auf das Fahrzeuggewicht G bezogene Hinterachs-Lastanteil bezeichnet ist, und die die Abszisse in einem Punkt schneidet, der einer Fahrzeugverzögerung Z ent spräche, die durch die Beziehungis given, with ψ the rear axle load component referred to the vehicle weight G , and which intersects the abscissa at a point that would correspond to a vehicle deceleration Z , which is caused by the relationship
Z = ψ/χ (2) Z = ψ / χ (2)
gegeben ist, wobei mit χ, gemäß der Bezeichnungis given, with χ , according to the designation
χ = h/l, (3) χ = h / l , (3)
die auf den Achsabstand 1 bezogene Schwerpunkthöhe des Fahr zeuges bezeichnet ist.the center of gravity of the driving tool referred to the center distance 1 is designated.
In diesem Diagramm sind durch die jeweils unter 45° zur Abszisse und Ordinate verlaufenden Gerade 32 die konstanter Fahrzeugver zögerung entsprechenden Bremskraftverteilungen repräsentiert, während durch die zur Abszisse F BVA /G hin flach abfallenden Geraden 33, die sich in dem durch die Beziehung (2) gegebenen Abszissenpunkt sämtlich schneiden, die konstanter Kraftschlußausnutzung an der Hinterachse entsprechenden Brems situationen repräsentiert sind und durch die diese Geraden 33 mit positiver Steigung schneidenden Geraden 34, die sich eben falls in einem einzigen "unterhalb" der Abszisse liegenden Ordi natenpunkt z schneiden, der durch die BeziehungIn this diagram, the braking force distributions corresponding to the constant vehicle deceleration are represented by the straight line 32, respectively, running at 45 ° to the abscissa and ordinate, while the straight line 33 which slopes gently towards the abscissa F BVA / G , which is defined by the relationship ( 2 ) given abscissa point all intersect, the constant utilization of force on the rear axle corresponding braking situations are represented and by these straight lines 33 with a positive slope intersecting straight lines 34 , which also intersect in a single "below" the abscissa ordinate point z , which through the relationship
z = (1 - ψ/χ (4) z = (1 - ψ / χ (4)
gegeben ist, die Bremssituationen repräsentiert sind, die je weils konstanter Kraftschlußausnutzung an der Vorderachse entsprechen, wobei die gleichen Kraftschlußbeiwerten an der Vorderachse und der Hinterachse entsprechenden Geraden 34 und 33 sich jeweils in einem Punkt Z P der Parabel 31 der idealen Brems kraftverteilung schneiden, in dem die Parabel 31 der idealen Bremskraftverteilung auch von derjenigen Geraden 32 konstanter Fahrzeugverzögerung geschnitten wird, die betragsmäßig den beiden - gleichen - Kraftschlußbeiwerten μ HA und μ VA entspricht.is given, the braking situations are represented, which correspond to the constant utilization of traction on the front axle, the same adhesion coefficients on the front axle and the rear axle corresponding straight lines 34 and 33 each intersecting at a point Z P of the parabola 31 of the ideal braking force distribution, in that the parabola 31 of the ideal braking force distribution is also intersected by the straight line 32 of constant vehicle deceleration, which in terms of amount corresponds to the two - same - adhesion coefficients μ HA and μ VA .
In dem Bremskraft-Verteilungsdiagramm 28 bildet die Parabel 38 der idealen Bremskraftverteilung gleichsam die Grenze zwischen dem Bereich dynamisch stabilen Bremsverhaltens und dynamisch instabilem Bremsverhalten, wobei die dynamisch stabile Brems kraftverteilungen durch deren Wertevorrat "unterhalb" der Parabel 31 repräsentiert sind.In the braking force distribution diagram 28 , the parabola 38 of the ideal braking force distribution forms, as it were, the boundary between the range of dynamically stable braking behavior and dynamically unstable braking behavior, the dynamically stable braking force distributions being represented by their range of values “below” the parabola 31 .
"Dynamisch stabil" in diesem Sinne heißt dabei, daß es bei einer Steigerung der Bremskraft und damit der Fahrzeugverzögerung über einen dem hierbei noch ausnutzbaren Kraftschlußbeiwert hinaus, wobei sich Bremskraftverteilung entlang der Geraden 29 der installierten Bremskraftverteilung entwickelt, "zuerst" die Vorderachse blockiert. "Dynamically stable" in this sense means that when the braking force and therefore the vehicle deceleration increases, it also "blocks" the front axle "beyond" the coefficient of adhesion that can still be exploited, with braking force distribution developing along the straight line 29 of the installed braking force distribution.
Wird die Betätigungskraft soweit gesteigert, daß "entlang" der Geraden 29 der installierten Bremskraftverteilung eine Bremskraftverteilung erreicht wird, die, vom Koordinatenursprung 0,0 aus gesehen "jenseits" des Punktes Z krit liegt, in dem die Gerade der installierten Bremskraftverteilung 29 die Parabel 31 der idealen Bremskraftverteilung schneidet, so gelangt zuerst die Hinterachse an die Blockiergrenze und das Fahrzeug wird instabil.If the actuating force is increased to such an extent that "along" the straight line 29 of the installed braking force distribution a braking force distribution is achieved which, seen from the coordinate origin 0.0, lies "beyond" the point Z crit , in which the straight line of the installed braking force distribution 29 and the parabola 31 If the ideal braking force distribution cuts, the rear axle first reaches the blocking limit and the vehicle becomes unstable.
Im Sinne einer aus Sicherheitsgründen erforderlichen dynamisch stabilen Bremskraftverteilung sollte daher eine Festabstimmung der Bremskraftverteilung so getroffen werden, daß der kritische Wert der Fahrzeugverzögerung etwa dem Maximalwert der bei trockener griffiger Straße, das heißt hohen Kraftschlußbeiwerten mit der maximal ausübbaren Bremskraft gebremst wird.In the sense of a dynamic required for security reasons stable braking force distribution should therefore be a fixed vote the braking force distribution are taken so that the critical Value of the vehicle deceleration approximately the maximum value of the dry grippy road, that means high adhesion coefficients is braked with the maximum braking force that can be exerted.
Eine übliche Auslegung einer fest abgestimmten Bremskraftver teilung auf kritische Werte der Fahrzeugverzögerung zwischen 0,95 und 1 vorausgesetzt, bedeutet dies aber, daß das Fahrzeug, falls es mit einer Bereifung versehen ist, die höhere Kraft schlußbeiwerte als 1,0, z. B. Kraftschlußbeiwerte um 1,2 ermög licht, bei einer Vollbremsung dynamisch instabil werden kann, was aus Sicherheitsgründen nicht hingenommen werden kann.A common interpretation of a fixed brake force ver division between critical values of vehicle deceleration between 0.95 and 1 provided that this means that the vehicle, if it is fitted with tires, the higher force final coefficients as 1.0, e.g. B. adhesion coefficients around 1.2 light, can become dynamically unstable when braking hard, which cannot be accepted for security reasons.
Wird andererseits die Festabstimmung der installierten Bremskraftverteilung so getroffen, daß das Fahrzeug bei einer Vollbremsung auch noch bei den höchst möglichen Werten der ausnutzbaren Kraftschluß-Beiwerte stabil bleibt, was im Bilde des Bremskraftverteilungsdiagramms 28 einem deutlich flacheren Verlauf der Geraden 29 entspräche, so müßte zumindest im Teilbremsbereich eine deutliche Einbuße an ausnutzbarer Hinterachs-Bremskraft in Kauf genommen werden, was aus Gründen der hiernach stärkeren Belastung der Vorderrad-Bremsen 11 und 12 ebenfalls unerwünscht wäre.If, on the other hand, the fixed adjustment of the installed brake force distribution is made in such a way that, when the brakes are applied fully, the vehicle remains stable even at the highest possible values of the usable adhesion coefficients, which in the image of the brake force distribution diagram 28 would correspond to a significantly flatter course of the straight line 29 , so at least in Part brake area a significant loss of exploitable rear axle braking force to be accepted, which would also be undesirable due to the greater stress on the front wheel brakes 11 and 12 .
Um dennoch eine für den Teilbremsbereich günstigere Auslegung der installierten Bremskraftverteilung im Sinne einer Festab stimmung auf einen kritischen Wert der Fahrzeugverzögerung um 1 (zwischen 0,95 und 1) ausnutzen zu können und gleichwohl zu höheren Werten der Fahrzeugverzögerung bzw. der Kraftschluß ausnutzung an der Vorderachse hin keine Einbußen an Fahr- bzw. Bremsstabilität zu erleiden, ist die Bremsanlage 10 mit einer Einrichtung zur Bremskraftbegrenzung im Hinterachs-Bremskreis ausgerüstet, zu deren Erläuterung nunmehr wiederum auf die Fig. 1 Bezug genommen wird.In order to nevertheless be able to utilize a more favorable design of the installed brake force distribution in the sense of a fixed vote for a critical value of the vehicle deceleration by 1 (between 0.95 and 1) for the partial braking area and nevertheless to utilize higher values of the vehicle deceleration or the adhesion on the front axle In order not to suffer any loss in driving or braking stability, the brake system 10 is equipped with a device for limiting the braking force in the rear axle brake circuit, for the explanation of which reference is now again made to FIG. 1.
Gemäß einer ersten Variante dieser Hinterachs-Bremskraft- Begrenzungseinrichtung ist ein bei dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel als 2/2-Wege-Magnetventil ausgebildetes Steuerventil 36 vorgesehen, mittels dessen die an den Sekundär-Ausgangsdruckraum 18 des Bremsgeräts 16 ange schlossene Hauptbremsleitung 21 des Hinterachs-Bremskreises I gegen deren sich zu den Hinterradbremsen 13 und 14 hin ver zweigenden Leitungsabschnitt 21′ absperrbar ist.According to a first variant of this rear axle braking force limiting device, a control valve 36 , which is designed as a 2/2-way solenoid valve and is shown in the special embodiment shown, is provided, by means of which the main brake line 21 of the rear axle brake circuit, which is connected to the secondary output pressure chamber 18 of the braking device 16 , is provided I against which ver branching line section 21 'to the rear wheel brakes 13 and 14 ' can be shut off.
Die Grundstellung 0 dieses Steuerventils 36 ist seine Durchlaß-Stellung, in welcher der vom Bremsgerät 16 zu den Hinterradbremsen 13 und 14 führende Druckmittel-Strömungspfad 21, 21′ freigegeben ist.The basic position 0 of this control valve 36 is its passage position, in which the pressure medium flow path 21 , 21 'leading from the braking device 16 to the rear wheel brakes 13 and 14 is released.
Dieses Steuerventil 36 wird in Abhängigkeit von der Fahrzeug verzögerung Z durch ein Ausgangssignal einer elektronischen Steuereinheit 37 in seine einen weiteren Bremsdruckaufbau in den Hinterradbremsen 13 und 14 verhindernde Sperrstellung I gesteuert, sobald die Fahrzeugverzögerung einen Wert über schreitet, der nur wenig geringer ist als der kritische Wert Z krit , der in dem Bremskraft-Verteilungsdiagramm 28 in der Fig. 2 durch den Punkt 38 repräsentiert ist, der hier einer kritischen Verzögerung von 1,0 entspricht.This control valve 36 is controlled as a function of the vehicle deceleration Z by an output signal from an electronic control unit 37 in its further brake pressure build-up in the rear wheel brakes 13 and 14 preventing the blocking position I as soon as the vehicle deceleration exceeds a value which is only slightly less than the critical one Value Z crit , which is represented in the braking force distribution diagram 28 in FIG. 2 by point 38 , which corresponds here to a critical deceleration of 1.0.
Eine diesbezügliche Auslegung der installierten Bremskraft verteilung vorausgesetzt, ist ein typischer Wert der An sprechschwelle der Fahrzeugverzögerung, bei deren Über schreiten das Steuerventil 36 in seine Sperrstellunng ge steuert wird, der durch den Punkt 39 des Bremskraft-Ver teilungsdiagramms 28 repräsentierte Wert Z S = 0,9.A relevant interpretation of the installed braking force distribution is a typical value of the response threshold of the vehicle deceleration, when the control valve 36 is exceeded in its blocking position is controlled, the value represented by point 39 of the braking force distribution diagram 28 Z S = 0 , 9th
Ab dieser Ansprechschwelle Z S entwickelt sich - nach dem Umschalten des Steuerventils 36 in dessen Sperrstellung - bei einer weiteren Steigerung der Betätigungskraft, mit der der Fahrer über das Bremspedal 27 einen höheren Erwartungs wert der Fahrzeugverzögerung einsteuert, die Bremskraftver teilung entlang der parallel zur Abszisse verlaufenden Geraden 41, der bei zunehmender Vorderrad-Bremskraft F BVA /G ein konstanter Hinterachs-Bremskraftanteil F BHA /G ent spricht, wobei das Fahrzeug auch bei weiterer Steigerung des Vorderachs-Bremskraftanteils dynamisch stabil bleibt, da die Gerade 41 hinreichend weit "unterhalb" der Parabel 31 der idealen Bremskraftverteilung im stabilen Verteilungsbereich bleibt. From this response threshold Z S develops - after switching the control valve 36 in its blocking position - with a further increase in the actuating force with which the driver controls a higher expected value of the vehicle deceleration via the brake pedal 27 , the brake force distribution along the parallel to the abscissa Straight line 41 , which speaks a constant rear axle braking force share F BHA / G with increasing front wheel braking force F BVA / G , the vehicle remaining dynamically stable even with a further increase in the front axle braking force share, since the straight line 41 is sufficiently far "below" the Parabola 31 of the ideal braking force distribution remains in the stable distribution range.
Es können daher zumindest an der Vorderachse bei einer Vollbremsung die höchstmöglichen Kraftschlußbeiwerte ausgenutzt und damit in Gefahrensituationen höhere Bremsverzögerungen erreicht werden.It can therefore at least on the front axle Full braking the highest possible adhesion coefficients exploited and thus higher in dangerous situations Braking delays can be achieved.
Eine Zurückschaltung des Steuerventils 36 in seine Grundstellung 0 erfolgt zweckmäßigerweise erst dann, wenn bei einer Zurücknahme der Bremsen-Betätigungskraft die Fahr zeugverzögerung auf einen Wert Z S abgefallen ist, der etwas niedriger ist als der Ansprech-Schwellenwert Z S , z. B. um 20 bis 30% niedriger ist als dieser und etwa 0,7 beträgt. Dadurch werden Regelschwingungen auf einfache Weise vermieden.A downshift of the control valve 36 to its basic position 0 is expediently only when the vehicle deceleration has dropped to a value Z S , which is somewhat lower than the response threshold Z S , z. B. is 20 to 30% lower than this and is about 0.7. Control vibrations are thus avoided in a simple manner.
Damit für den Fall einer Fehlfunktion des Steuerventils 36, derart, daß dieses in seiner Sperrstellung I "hängen" bleibt, dennoch Bremsdruck in den Hinterradbremsen 13 und 14 abgebaut werden kann, ist ein das Steuerventil 36 über brückender Bypass 42 mit einem Rückschlagventil vorgesehen, das durch relativ höheren Druck in den Hinterradbremsen 13 und 14 als in der vom Bremsgerät 16 zu dem Steuerventil 36 hinführenden Hauptbremsleitung 21 des Hinterachs-Brems kreises II in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist.So that in the event of a malfunction of the control valve 36 , such that it remains "stuck" in its blocking position I, brake pressure can still be reduced in the rear wheel brakes 13 and 14 , a control valve 36 is provided via bridging bypass 42 with a check valve that is acted upon in the opening direction by relatively higher pressure in the rear wheel brakes 13 and 14 than in the main brake line 21 of the rear axle brake circuit II leading from the brake device 16 to the control valve 36 .
Die elektronische Steuereinheit 37 erzeugt die für die zweckgerechte Ansteuerung des Steuerventils 36 erforder lichen Steuer-Ausgangssignale aus einer zeitlich differen zierenden und gegebenenfalls vergleichenden Verarbeitung der Ausgangssignale mindestens eines Raddrehzahlsensors, deren Frequenz- oder Pegeländerung ein Maß für die jeweils wirksame Fahrzeugverzögerung ist. The electronic control unit 37 generates the control output signals required for the appropriate control of the control valve 36 from a time-differing and, if necessary, comparative processing of the output signals of at least one wheel speed sensor, the frequency or level change of which is a measure of the respectively effective vehicle deceleration.
Die zu einer regelungsgerechten Ansteuerung des Steuer ventils 36 geeigneten Möglichkeiten der Steuersignalgebung werden nachfolgend mit Bezug auf die der Fig. 1 entnehmbare, bevorzugte Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Brems anlage 10 erläutert, bei der diese auch mit einem Anti blockiersystem 44 ausgerüstet ist, das in der Figur im wesentlichen durch seine Hydraulikeinheit repräsentiert ist.The suitable for control-appropriate control of the control valve 36 options for control signaling are explained below with reference to FIG. 1, preferred embodiment of the brake system 10 according to the invention, in which it is also equipped with an anti-lock system 44 , which in the figure is essentially represented by its hydraulic unit.
Dieses Antiblockiersystem 44 ist in für sich bekannter Gestaltung und Funktion beim dargestellten, speziellen Ausführungsbeispiel als ein sogenanntes 3-Kanal-Anti blockiersystem ausgebildet, das mit individueller Brems druck-Regelung an den Vorderradbremsen 11 und 12 und gemein samer Bremsdruck-Regelung nach dem sogenannten Select-Low- Prinzip an den Hinteradbremsen 13 und 14 arbeitet, derart, daß der Bremsdruck an beiden Hinterradbremsen 13 und 14 erniedrigt bzw. auf dem eingesteuerten Wert gehalten wird, auch wenn dies nur an einer der beiden Hinterradbremsen 13 oder 14 erforderlich wäre.This anti-lock braking system 44 is in a known design and function in the illustrated, special embodiment as a so-called 3-channel anti-lock braking system, which with individual brake pressure control on the front brakes 11 and 12 and common brake pressure control according to the so-called Select -Low- principle to the Hinteradbremsen 13 and 14 operates in such a manner that the braking pressure is kept lowered at both rear brakes 13 and 14 and on the recessed controlled value, even if this would be 13 or 14 is required only at one of the two rear wheel brakes.
Demgemäß ist für den Hinterachs-Bremskreis II nur ein ein ziges Bremsdruck-Regelventil 46 vorgesehen, während den Vorderradbremsen 11 und 12 je ein eigenes Bremsdruck-Regel ventil 47 bzw. 48 zugeordnet ist. Diese Bremsdruck-Regel ventile 46, 47 und 48 sind in für sich bekannter Gestaltung und Funktion als 3/3-Wege-Magnetventile ausgebildet, deren Grundstellung 0 die Druckaufbau-Stellung ist, in welcher die Radbremsen 11 und 12 bzw. 13 und 14 kommunizierend mit dem jeweils zugeordneten Ausgangsdruckraum 17 bzw. 18 des Brems geräts 16 verbunden sind. Sie sind durch Steuersignale unter schiedlicher Steuerstromstärken, z. B. ein 3-A-Signal und ein 6-A-Signal in ihre Sperrstellungen I bzw. ihre Rücklaufstel lungen II steuerbar, die mit der Bremsdruck-Halte-Funktion bzw. der Bremsdruck-Abbau-Funktion an den einzelnen Rad bremsen 11 und 12 bzw. 13 den Hinterradbremsen 13 und 14 verknüpft sind. Das Antiblockiersystem 44 arbeitet in Brems druck-Abbau-Phasen nach dem Rückförderprinzip, wonach mittels den Bremskreisen I und II je einzeln zugeordneter Rückförderpumpen 45 und 55 im jeweiligen Bremskreis I und/ oder II zu Druckabsenkung abgelassene Bremsflüssigkeit in den zugeordneten Ausgangsdruckraum des Bremsgeräts 16 zurück gepumpt wird.Accordingly, only a one brake pressure control valve 46 is provided for the rear axle brake circuit II, while the front wheel brakes 11 and 12 each have their own brake pressure control valve 47 and 48 , respectively. This brake pressure control valves 46 , 47 and 48 are designed in a known design and function as a 3/3-way solenoid valve, the basic position 0 is the pressure build-up position in which the wheel brakes 11 and 12 or 13 and 14 communicating with the associated output pressure chamber 17 or 18 of the braking device 16 are connected. You are by control signals under different control currents, for. B. a 3-A signal and a 6-A signal in their locking positions I or their Rücklaufstel lungs II controllable, the brakes with the brake pressure hold function or the brake pressure reduction function on the individual wheel 11 and 12 and 13 are linked to the rear brakes 13 and 14 . The anti-lock braking system 44 works in brake pressure reduction phases according to the return flow principle, according to which the brake circuits I and II each individually assigned return pumps 45 and 55 in the respective brake circuit I and / or II to reduce the pressure of the brake fluid which has been pumped back into the assigned output pressure space of the brake device 16 becomes.
Im Rahmen des Antiblockiersystems 44 sind den Vorderrädern des Fahrzeugs einzeln zugeordnete Raddrehzahlsensoren 49 und 51 vorgesehen, die für die Umfangsgeschwindigkeiten dieser Fahrzeugrädern nach Pegel- und/oder Frequenz charakteristische elektrische Ausgangssignale abgeben. Zur Überwachung des dyna mischen Verhaltens der Hinterräder des Fahrzeuges ist ein einziger Drehzahlsensor 43 vorgesehen, dessen Ausgangssignal nach Pegel und/oder Frequenz ein Maß für die Drehzahl der das Fahrzeuggetriebe mit dem Hinterachs-Ausgleichsgetriebe kop pelnden - nicht dargestellten - Gelenkwelle und somit ein Maß für einen Mittelwert der Radumfangsgeschwindigkeiten der Hin terräder des Fahrzeuges ist. Die Ausgangssignale der Drehzahl sensoren, 43, 49 und 51 werden einer elektronischen Steuerein heit 52 des Antiblockiersystems als Informations-Eingaben zugeleitet, die aus einer vergleichenden und zeitlich dif ferenzierenden Verarbeitung dieser Signale für den Bremsschlupf und die Radverzögerungen charakteristische Sig nale erzeugt und aus einer nach bekannten Kriterien erfolgen den Weiterverarbeitung dieser Signale die für die regelungs gerechte Ansteuerung der Bremsdruck-Regelventile 46, 47 und 48 geeigneten Druck-Halte- und Druck-Abbau-Steuersignale abgibt.Within the framework of the anti-lock braking system 44 , individually assigned wheel speed sensors 49 and 51 are provided to the front wheels of the vehicle, which emit electrical output signals characteristic of the peripheral speeds of these vehicle wheels according to level and / or frequency. To monitor the dynamic behavior of the rear wheels of the vehicle, a single speed sensor 43 is provided, the output signal according to level and / or frequency a measure of the speed of the vehicle transmission with the rear axle differential gear coupling - not shown - drive shaft and thus a measure of is an average of the wheel peripheral speeds of the rear wheels of the vehicle. The output signals of the speed sensors, 43 , 49 and 51 are supplied to an electronic control unit 52 of the anti-lock braking system as information inputs which, based on a comparative and time-differencing processing of these signals for the brake slip and the wheel decelerations, generate signals and from one of them Known criteria take place for the further processing of these signals, which emits suitable pressure maintenance and pressure reduction control signals for the control-appropriate control of the brake pressure control valves 46 , 47 and 48 .
Die Ausgangssignale der für das Antiblockiersystem 44 vorge sehenen Drehzahlsensoren, 43, 49 und 51 werden zweckmäßiger weise auch zur Verarbeitung mittels der elektronischen Steuer einheit 37 ausgenutzt, welche die für die bedarfsgerechte Umschaltung des zur Bremskraftbegrenzung an der Hinterachse vorgesehenen Steuerventils 36 erforderlichen Steuersignale erzeugt.The output signals of the anti-lock system 44 provided speed sensors, 43 , 49 and 51 are expediently also used for processing by means of the electronic control unit 37 , which generates the control signals required for switching the control valve 36 provided on the rear axle for braking force limitation.
Hiernach bestehende Möglichkeiten einer Auswertung der Sensor- Ausgangssignale zur Erfassung der Ansprechschwelle Z S und zur Erkennung der Ausschaltschwelle Z S sind zumindest die folgenden:Hereinafter, existing ways of evaluation of the sensor output signals for detecting the threshold Z S and for detection of the switch-off Z S are at least the following:
- 1. Auswertung der Ausgangssignale des für die Fahrzeug-Hinter räder gemeinsam vorgesehenen Drehzahlsensors 43 in Ein heiten der Fahrzeugverzögerung. Diese Art der Auswertung, die einen Mittelwert der Radverzögerungen der Fahrzeug- Hinterräder ergibt, wird insbesondere bei hohen Fahrzeug verzögerungen - wegen der dynamischen Hinterachs-Entlastung einen zu hohen Wert der Fahrzeugverzögerung vortäuschen, was aber dadurch - kompensatorisch - berücksichtigt werden kann, daß die Ansprechschwelle Z S und die Ausschalt schwelle Z S etwas höher gewählt werden. 1. Evaluation of the output signals of the speed sensor 43 provided jointly for the vehicle rear wheels in units of the vehicle deceleration. This type of evaluation which gives a mean value of the decelerations of the vehicle rear wheels, retards, especially at high vehicle - because of the dynamic rear-discharge simulate too high a value of the vehicle deceleration, but characterized - compensatory - it may be considered that the response threshold Z S and the switch-off threshold Z S can be selected somewhat higher.
-
2. Auswertung der für die Vorderräder des Fahrzeuges
gewonnenen Verzögerungs-Daten
- a) durch Mittelwertbildung der für die beiden Vorderräder charakteristischen Verzögerungssignale oder
- b) durch Auswerten lediglich des Verzögerungssignals desjenigen Vorderrades, das am wenigsten verzögert wird, da dessen Verzögerung der wahren Fahrzeugver zögerung in aller Regel, das heißt abgesehen von extremen Straßenverhältnissen, am nächsten kommt.
- a) by averaging the deceleration signals characteristic of the two front wheels or
- b) by evaluating only the deceleration signal of the front wheel that is least decelerated, since its deceleration is the closest to the true vehicle deceleration as a rule, that is, apart from extreme road conditions.
- 3. Differentiation des von der elektronischen Steuereinheit 52 des Antiblockiersystems 44 aus einer Verarbeitung sämt licher Informationseingaben erzeugten Referenz-Geschwindig keitssignals, das in der überwiegenden Mehrzahl der auf tretenden Bremssituationen, jedenfalls im Sinne eines best möglichen Kompromisses, eine sehr gute Annäherung an die wahre Fahrzeuggeschwindigkeit darstellt und daher auch eine sehr genaue Auswertung in Einheiten der Fahrzeugverzögerung ermöglicht.3. Differentiation of the reference speed generated by the electronic control unit 52 of the anti-lock braking system 44 from processing of all information inputs, the prevailing majority of the braking situations occurring, at least in the sense of the best possible compromise, a very good approximation of the true vehicle speed represents and therefore also enables a very accurate evaluation in units of vehicle deceleration.
Wenn das Fahrzeug, wie vorstehend erläutert, mit einem Antiblockiersystem 44 ausgerüstet ist, so besteht natürlich auch die Möglichkeit, anstelle des Steuerventils 36 das dem Hinterachs-Bremskreis zugeordnete Bremsdruck-Regelventil 48 zur Begrenzung der Hinterachs-Bremskraft auszunutzen, indem dieses im Bedarfsfall in seine erregte Stellung I - seine Sperrstellung - gesteuert wird, wobei, eine zweckentsprechende Abwandlung der elektronischen Steuereinheit 52 des Anti blockiersystems 44 vorausgesetzt, auch eine eigens für die Bremskraft-Begrenzung vorgesehene Steuereinheit 37 entfallen kann.If, as explained above, the vehicle is equipped with an anti-lock braking system 44 , there is of course also the possibility, instead of the control valve 36 , of using the brake pressure control valve 48 assigned to the rear axle brake circuit to limit the rear axle braking force, in that if necessary, it can be used in its excited position I - its blocking position - is controlled, provided that a suitable modification of the electronic control unit 52 of the anti-lock system 44 is provided, a control unit 37 provided specifically for braking force limitation can also be omitted.
Die erfindungsgemäß mit einer Begrenzung der Hinterachs- Bremskraft arbeitende Bremsanlage 10 ist daher, wenn das Fahrzeug mit einem Antiblockiersystem 44 ausgerüstet ist, mit einem Minimum an schaltungstechnischem Zusatzaufwand realisierbar.The brake system 10 , which operates according to the invention with a limitation of the rear axle braking force, can therefore be implemented with a minimum of additional circuitry expenditure if the vehicle is equipped with an anti-lock braking system 44 .
Ungeachtet dessen kann es aus fertigungstechnischen Gründen zweckmäßig sein, wenn für die Bremskraft-Begrenzungssteuerung eine eigene elektronische Steuereinheit 37 vorgesehen wird. In diesem Falle ist es dann auch zweckmäßig, wenn zusätzlich zu dem für den Hinterachs-Bremskreis II vorgesehenen Bremsdruck- Regelventil 46 auch das Steuerventil 36 vorgesehen wird, um eine Rückwirkung der leistungsstarken Ansteuersignale dieses Steuerventils 36 auf die elektronische Steuereinheit 52 des Antiblockiersystems 44 vollkommen auszuschließen, die anson sten möglich wäre, wenn das Bremsdruck-Regelventil 46 des Antiblockiersystems 44 mit Ausgangssignalen der gesonderten Steuereinheit 37 angesteuert würde.Regardless of this, it may be expedient for manufacturing reasons if a separate electronic control unit 37 is provided for the braking force limitation control. In this case, it is also expedient if, in addition to the brake pressure control valve 46 provided for the rear axle brake circuit II, the control valve 36 is also provided in order to completely rule out a reaction of the powerful control signals of this control valve 36 to the electronic control unit 52 of the anti-lock braking system 44 that would otherwise be possible if the brake pressure control valve 46 of the anti-lock braking system 44 were controlled with output signals from the separate control unit 37 .
Mit einer Aktivierung des Antiblockiersystems 44, 52 an der Vorderachse des Fahrzeuges wird gleichzeitig die Ansteuerbar keit des Steuerventils 36 bzw. des Bremsdruck-Regelventils 46 des Hinterachs-Bremskreises II im Sinne einer Begrenzung der in diesen einsteuerbaren Bremskraft aufgehoben.With an activation of the anti-lock braking system 44 , 52 on the front axle of the vehicle, the controllability of the control valve 36 and the brake pressure control valve 46 of the rear axle brake circuit II is canceled at the same time in the sense of a limitation of the braking force that can be controlled in these.
Die Antiblockierregelung ist "dominant", mit der Folge, daß in den Hinterachs-Bremskreis II wesentlich höhere Bremsdrücke eingekoppelt werden können und insoweit eine weitgehend an die Parabel der idealen Bremskraftverteilung angenäherte Bremskraftverteilung ausnutzbar ist, sobald das Antiblockiersystem 44, 52 aktiviert ist.The anti-lock control is "dominant", with the result that significantly higher brake pressures can be coupled into the rear axle brake circuit II and a brake force distribution which is largely approximated to the parabola of the ideal brake force distribution can be used as soon as the anti-lock system 44 , 52 is activated.
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