DE3832023A1 - Verfahren zur anfahrschlupfregelung (asr) - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Anfahrschlupf­ regelung (ASR) bzw. zur (Berg)Anfahrhilfe nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, in einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge vorgesehene ABS-Komponenten (Antiblockiersystem)ergänzend für eine Antriebsschlupfregelung oder im Sinne einer An­ fahrhilfe am Berg oder auf glattem Untergrund auszu­ nutzen (GB-PS 21 19 883), wobei bevorzugt auf eine spezielle Ausbildung eines Antiblockiersystems zurück­ gegriffen wird, nämlich des sogenannten ABS 2 Typs. Bei diesem Antiblockiersystem sind Druckmittelspeicher in Verbindung mit einer Rückförderpumpe vorgesehen, wobei die Druckmittelspeicher in der ABS-Teilfunktion der "Druckreduzierung" durch die dann entsprechend geschal­ teten ABS-Regelventile, meistens in einer 3/3-Wegeaus­ führung, Druckmittel aus den Radbremszylindern aufneh­ men. Dieses Druckmittel gelangt dann über die mit den Speicherbehältern oder -kammern verbundene Rückförder­ pumpe in die Verbindungsleitung zwischen Hauptbremszy­ linder und den Radbremszylindern, wobei der Anschluß vor den ABS-Regelventilen liegt.

Wird auf der Grundlage dieses bekannten separaten ABS 2 eine Anfahrschlupfregelung realisiert, ist entsprechend der GB-PS 21 19 893 ein zusätzlicher Druckspeicher vor­ gesehen, der im Fall einer Anfahrschlupfregelung-Funktion über ein 3/2-Wegeventil mit der zu den Radbremszylindern führenden Druckleitung verbunden wird. Je nach Ansteue­ rung der ABS-Regelventile für die zu realisierende ASR- Funktion gelangt dann der in diesem Druckspeicher vor­ handene Druck des Druckmittels zu dem jeweiligen, selek­ tiv im Sinne einer Sperrdifferentialwirkung anzusteuern­ den Radbremszylinder der angetriebenen Achse, wobei die ABS-Regelventile für diesen Fall in einem insofern in­ versen Sinn angesteuert werden, was über eine entspre­ chend ausgebildete Steuerlogikschaltung für den kombi­ nierten ABS/ASR-Fall erfolgen kann.

Um durch die Nutzung der Komponenten des Antiblockier­ reglers eine kostengünstige, jedoch vollwertige An­ triebsschlupfregelung zu gewinnen, sind zusätzlich zu dem Druckspeicher und dem diesen mit den Radbrems­ zylindern verbindenden Magnetventil noch ein weiteres druckgesteuertes Umschaltventil, ein Überdruckventil und ein Druckschalter vorgesehen.

Die Pumpe ist als Saugpumpe ausgelegt und wird dann, wenn im Druckspeicher bei der Umschaltung des Magnet­ ventils kein ausreichender Druck für die Realisierung von ASR-Funktionen vorhanden ist, entweder über den Druckschalter oder direkt vom elektronischen Steuer­ gerät angesteuert, um Druckmittel in den Druckspeicher bzw. den angeschlossenen Bremskreis zu fördern. Das ergänzend noch vorgesehene druckgesteuerte Umschalt­ ventil öffnet bei Erreichen eines vorgegebenen minima­ len Drucks am Ausgang einer Förderpumpen-Speicherkam­ mer, läßt so Druckmittel vom Hauptbremszylinder zur Speicherkammer fließen und sorgt für Nachschub. Schließ­ lich dient das noch vorgesehene Rückschlagventil dann dafür, daß der Druck zwischen dem bei der Realisierung von ASR-Funktionen umschaltenden Magnetventil und den ABS-Ventilen im Bereich der Radbremsen nicht zu hoch wird.

Auch aus der US-PS 44 16 347 ist es bekannt, ABS-Kom­ ponenten zur Anfahrschlupfregelung oder als Bergan­ fahrhilfe einzusetzen, bei entsprechender "inverser" Ansteuerung der ABS-Regelventile und Modifikation wei­ terer vorhandener Komponenten, wobei allerdings bei sehr starkem Durchdrehen beider angetriebener Räder ergänzende Mittel vorgesehen sind, die die Ausgangs­ leistung der Antriebsmaschine reduzieren, indem auf die mechanische Verbindung zwischen dem Gaspedal und der Drosselklappe im Ansaugrohr der Brennkraftmaschine Ein­ fluß genommen wird. Dies kann mit Hilfe eines elektro­ magnetisch angesteuerten 3/2-Wegeventils geschehen.

Auch bei einer weiteren kombinierten Einrichtung zur Realisierung von ABS- und - unter Verwendung der gleichen Komponenten - auch ASR-Funktionen ist dem ABS-System ein zusätzlicher Druckspeicher zugeordnet, der der Bremsdruckversorgung im Falle des Auftretens von ASR-Funktionen dient. Dieser Druckspeicher kann mit Hilfe der Rückförderpumpe des Antiblockiersystems ventilgesteuert aufgeladen werden, wobei die Rückför­ derpumpe während der Druckabbau-Phasen der Antriebs­ schlupfregelung in den Druckspeicher arbeitet. Außerhalb solcher Regelphasen, also bei Normalbetrieb, kann der Druckspeicher entweder durch Betätigung der Fahrzeug­ bremse oder durch selbsttätige Aktivierung eines Lade­ kreises unter Mitwirkung der Rückförderpumpe wieder aufgeladen werden, wenn das Fahrzeug steht oder sich in einem nichtgebremsten Fahrzustand befindet (DE-OS 31 37 287).

Es sind daher bei den bekannten kombinierten Systemen stets zusätzliche Komponenten in Hardware-Ausführung erforderlich, mindestens immer ein weiterer Druckspei­ cher und diesen mit den anderen Komponenten verbindende Hydraulikleitungen, wobei der erforderliche Druck für die Realisierung von ASR-Funktionen dann aus diesem zu­ sätzlichen Druckspeicher resultiert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von einem Antiblockiersystem des Typs ABS 2 und auf dessen Basis dieses mit geringsten Zusatzmit­ teln so auszugestalten, daß bei problemlos in das je­ weilige Steuergerät (Rechner) einzubringender, zusätz­ licher Software eine wirksame Anfahrschlupfregelung bzw. Berganfahrhilfe realisiert werden kann, deren Druckhöhe unabhängig von der Funktion der beim Typ ABS 2 stets vorgesehenen Speicherkammer ist und bei der auch für intensiven ASR-Betrieb stets hinreichend Druckmittelvolumen bei ausreichendem Druckaufbau zur Verfügung steht.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Hauptanspruchs und hat den Vorteil, daß eine zusätzliche Energieversorgung entbehrlich ist und dennoch mit ganz geringem Zusatzaufwand eine wirk­ same Bremsdruckerzeugung am durchdrehenden Rad im Sinne einer Sperrdifferentialwirkung möglich ist zur Reali­ sierung von ASR-Funktionen.

An zusätzlichem Hardware-Aufwand wird lediglich ein Um­ schaltventil, bevorzugt in der 3/2-Wege-Version be­ nötigt, ferner zur Vervollständigung in vorteilhafter Ausgestaltung noch einige Rückschlagventile. Die Er­ findung setzt die ohnehin vorhandenen Grundkomponenten eines Antiblockiersystems entsprechend dem Typ ABS 2 ein, also die dort vorhandene Rückförderpumpe, die hier allerdings als selbstansaugende Pumpe ausgelegt ist, sowie den als ABS-Komponente vorhandenen Druck­ speicher, wobei jedoch nicht der von diesem Speicher möglicherweise erzeugte und insofern auch begrenzte Druck ausgewertet wird, sondern dem Bereich des Haupt­ bremszylinders von der Rückförderpumpe Druckmittel ent­ nommen wird zur Erzeugung der gewünschten selektiven Bremsdruckwirkung im ASR-Fall.

Der normale Bremsfall sowie die Realisierung der ABS- Funktionen im gegebenen Fall können ungestört von den erweiterten Möglichkeiten der ASR-Funktionen durch­ geführt werden.

Die Erfindung nutzt die Erkenntnis aus, daß bei einer Anfahrschlupfregelung oder auch nur als Anfahrhilfe am Berg oder bei glattem Untergrund nicht notwendiger­ weise besonders große Anforderungen an die Druckauf­ bauzeit am durchdrehenden Rad gestellt werden oder jedenfalls gestellt werden müssen. Deshalb verzichtet die Erfindung vollständig auf die Verwendung gespei­ cherter Energie, so daß auch die Problematik der Gas­ permeation aus einem Druckspeicher in die Bremsflüssig­ keit entfällt, sowie auf die Notwendigkeit des Aufbaus weiterer hydraulischer Verbindungen.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich. So sind parallel zum vorgesehe­ nen Umschaltmagnetventil Einwegeventile in Richtung Radbremse und Hauptbremszylinder HBZ geschaltet, um auch während der Realisierung von ASR-Funktionen, während welcher das Umschaltmagnetventil angesteuert ist, sowohl eine Bremsbetätigung zu ermöglichen, als auch einen zu großen Druckaufbau im ASR-Betrieb zu be­ grenzen. Das Einwegeventil in Richtung Hauptbremszy­ linder entlastet den von der selbstansaugenden Rück­ förderpumpe gespeisten und vom Hauptbremszylinder durch das Umschaltventil abgetrennten Restkreis dann, wenn ein vorgegebener Druck überschritten wird.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und wird in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt sche­ matisiert und lediglich im Ausschnitt eine Fahrzeug­ bremsanlage mit Hauptbremszylinder und einigen ABS-Kom­ ponenten sowie einigen weiteren, die Erfindung ermög­ lichenden Modifikationen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Zunächst wird darauf hingewiesen, daß die Zeichnung le­ diglich die für die Erfindung erforderlichen Hardware- Komponenten darstellt, wobei für die Ansteuerung der vorhandenen elektromagnetischen Umschalt- und Regel­ ventile eine in der Zeichnung nicht dargestellte elek­ tronische Steuerschaltung, bevorzugt in Form eines programmgesteuerten Rechners vorgesehen ist, die auf­ grund der ihr zugeführten Ausgangssignale von Radsen­ soren und gegebenenfalls weiteren Informationen die er­ forderlichen Ansteuerungen und Umschaltungen vornimmt. Solche Steuerschaltungen sind für normale Bremsanlagen unter Einschluß zugeordneter ABS-Komponenten und auch für kombinierte Lösungen ABS/ASR bekannt, so daß auf diese nicht genauer eingegangen zu werden braucht.

In der Zeichnung ist der Hauptbremszylinder der Brems­ anlage mit 10 bezeichnet; er umfaßt die Bremspedalbe­ tätigung 11 und einen Vorratsbehälter für das Druck­ mittel; im vorliegenden Fall sind zwei getrennte Brems­ kreise I und II vorgesehen, die entweder zu den Rädern jeweils einer Achse führen oder auch bei diagonaler Bremskreisaufteilung jeweils ein vorderes und ein hin­ teres gegenüberliegendes Rad beaufschlagen.

Es sei angenommen, daß bei dem dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel der im einzelnen dargestellte Bremskreis I in seiner verschiedenen Aufteilung mit den Radbrems­ zylindern der Räder der angetriebenen Achse verbunden ist, wobei in bekannter Weise die ABS-Funktionen Druck­ aufbau, Druckhalten und Druckabsenken realisierende Mehrwege-Magnetventile 12 a, 12 b als 3/3-Wegeventile in die vom Hauptbremszylinder 10 kommende Druckleitung zwischen diesem und den nicht dargestellten Radbrems­ zylindern geschaltet sind.

Zur Aufnahme überschüssigen Druckmittels in der ABS- Funktion "Druckabsenken" ist der jeweilige Ventilan­ schluß 13 a, 13 b mit einer Speicherkammer 14 verbunden, die in einem zylinderförmigen Gehäuse 15 einen von einer Feder 16 vorgespannten Kolben 17 enthält. Zur Rückführung des von der Speicherkammer aufgenommenen Druckmittels in den Bremskreislauf ist eine Rückförder­ pumpe 18 mit der Kurzbezeichnung RFP über ein Pumpeneinlaßventil 19 mit der Speicherkammer 14 und über ein Rumpenauslaßventil 20 mit der Hauptverbindungs­ leitung 21 zwischen Hauptbremszylinder 10 und den Rad­ bremszylindern bzw. den ABS-Magnetventilen verbunden.

Bei der Rückförderpumpe handelt es sich um eine selbst­ ansaugend ausgelegte (ABS)-Rückförderpumpe - Erläute­ rungen zu diesem Typ können der eingangs genannten GB-PS 21 19 883 entnommen werden.

Um auf der Basis einer solchen Bremsanlage mit Anti­ blockiersystem vom ABS 2 Typ entsprechend vorliegen­ der Erfindung eine Anfahrschlupfregelung bzw. Bergan­ fahrhilfe realisieren zu können, ist als einzige zu­ sätzliche Hardware-Komponente ein magnetisches Um­ schaltventil 22 mit der Kurzbezeichnung ASR-MV in den Hauptbremszylinderkreis I der angetriebenen Achse vor den ABS-Regelventilen 15 a, 15 b installiert. Bevor­ zugt ist das Umschaltmagnetventil 22 ein 3/2-Wege­ ventil. Das 3/2-Wege-Magnetventil 22 ist so geschaltet, daß für den Fall der normalen Bremsung und auch für den ABS-Fall die Hauptverbindungsleitung 21 vom Haupt­ bremszylinder zu den ABS-Magnetventilen 12 a, 12 b offen, also durchgeschaltet ist, während bei angesteuertem ASR-Magnetventil 22 diese Hauptverbindungsleitung, von den ABS-Magnetventilen 12 a, 12 b kommend, unterbrochen ist, wobei der Zufluß vom Hauptbremszylinder 10 auf eine zusätzliche Leitung 23 geschaltet ist, die direkt mit der Speicherkammer 14 bzw. über das zwischen dieser und der Rückförderpumpe 18 angeordnete Rück­ schlagventil 19 mit dieser Rückförderpumpe verbunden ist. In der stromlosen ersten Stellung verbindet also das ASR-Magnetventil 22 den Hauptbremszylinder mit den Rädern, in der erregten Stellung wird der Hauptbrems­ zylinder mit der Speicherkammer des ABS-Druckabbau­ kreises verbunden, so daß im Falle eines ASR-Betriebs die selbstansaugend ausgelegte ABS-Rückförderpumpe in der Lage ist, Druckmittelvolumen über das Zentralventil des Hauptbremszylinders 10 aus dessen (nicht dargestell­ ten) Vorratsbehälter anzusaugen und in die entsprechen­ den Radbremszylinder der Antriebsräder (über die ABS- Magnetventile 12 a, 12 b) zu pumpen, da gleichzeitig die Verbindung der Druckseite der Pumpe zum Hauptbrems­ zylinder, wie erwähnt, durch dieses 3/2-Wege-ASR-Mag­ netventil abgesperrt ist.

Die Druckmodulation im ASR-Betrieb erfolgt dabei in bekannter Weise durch die ABS-Magnetventile 12 a, 12 b unter Ausnutzung des von der Rückförderpumpe 18 er­ zeugten Drucks.

Um beim Betrieb der Rückförderpumpe 18 bei geschlosse­ nem Einlaß der ABS-Magnetventile 12 a, 12 b einen zu hohen Druck im Aggregat zu vermeiden, ist es sinnvoll, ein Entlastungsventil 24 mit einer Vorspannung von beispielsweise 160 bar parallel zum ASR-Magnetventil 22 in Richtung Hauptbremszylinder zu schalten.

Ferner kann es sinnvoll sein, ein zweites Rückschlag­ ventil 25 parallel zum ASR-Magnetventil 22 in Richtung Radbremsen zu schalten, um so auch bei erregtem ASR- Magnetventil 22, also während des ASR-Betriebs, bei Betätigung des Bremspedals 11 einen Druck in Richtung Radbremse zulassen zu können, falls gleichzeitig ein Normalbremsvorgang eingeleitet wird.

Die Zeichnung zeigt die hydraulische Verschaltung dar­ gestellt am Beispiel einer Vorderachs/Hinterachs-Brems­ kreisaufteilung I und II, wobei es sich versteht, daß die Erfindung auch bei einer diagonalen Bremskreisauf­ teilung Anwendung finden kann, bei welcher dann sinn­ gemäß ein zweites Umschaltventil für den ASR-Betrieb (3/2-Magnetventil) benötigt wird.

Wegen der selbstansaugenden Eigenschaften der Pumpe kann es empfehlenswert sein, zusätzlich im ABS-Druck­ abbaukreis zur Speicherkammer 14 ein Rückschlagventil 26 zwischen den Auslässen 13 a, 13 b der ABS-Magnetven­ tile und der Speicherkammer mit beispielsweise einer Vorspannung von lediglich etwa 0,5-1 bar anzuordnen, und zwar um im ABS-Betrieb zu vermeiden, daß bei langen Ansteue­ rungen der ABS-Magnetventile in der dritten Druckent­ lastungsposition von der nunmehr selbstansaugend ausgelegten Pumpe ein Unterdruck in den Radbremszy­ lindern erzeugt wird.

Die Ansteuerung der in der Zeichnung dargestellten Mag­ netventile und die Umschaltung zwischen Normalbremsen, Bremsen mit ABS-Funktionen und ASR-Betrieb erfolgt in der üblichen Weise von einem elektronischen, für diese Funktionen ausgelegten Steuergerät, dem von peripheren Sensoren, insbesondere Radsensoren entsprechende Anga­ ben speziell über durchdrehende oder blockierende Räder zugeführt sind.

Ein nachfolgend noch angegebenes Flußdiagramm zeigt die für die programmgesteuerte Realisierung der Anfahr­ schlupfregelung bzw. zur (Berg)Anfahrhilfe vom Rechner durchzuführenden, entsprechenden Funktionen an, wie sie weiter vorn schon erläutert sind. Hierbei versteht es sich, daß die Erfindung bevorzugt, neben der erläuterten Hardware-Ergänzung,Teil eines programm­ gesteuerten Systems im Bereich des ABS/ASR-Steuerge­ räts ist. Die ASR-Funktionen werden dann beispielsweise aufgerufen durch von den Radsensoren erfaßte durchdre­ hende Räder, vorzugsweise in einem Geschwindigkeits­ bereich etwa unterhalb von 40 km/h.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Anfahrschlupfregelung (ASR) und/oder (Berg) Anfahrhilfe, wobei im Sinne einer Sperrdiffe­ rentialwirkung auf die angetriebenen Räder eines Kraftfahrzeugs durch Einbeziehung und Ausnutzung von zu einem Antiblockiersystem (ABS 2) gehörenden Komponenten wie zwischen Radbremszylindern und Haupt­ bremszylinder (HBZ) geschaltete ABS-Mehrwegeregel­ ventile, Speicherkammer für die Aufnahme von durch eine ABS-Wirkung entlasteten Druckmittelvolumen, Rückförderpumpe (RFP) für in der Speicherkammer enthaltenem Druckmittel zum Hauptbremszylinder eine selektive Bremswirkung ausübbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den Hauptbremszylinder (10) und den zu den Radbremszylindern führenden ABS-Re­ gelventilen (12 a, 12 b) in die Hauptverbindungslei­ tung (21) ein für den ASR-Betrieb angesteuertes ASR- Magnetventil (22) geschaltet ist, welches den Haupt­ bremszylinder (HBZ) und damit dessen Vorratsbehälter mit einem Zulauf (Verbindungsleitung 23) zur Spei­ cherkammer (14) verbindet und gleichzeitig die zu den ABS-Magnetventilen (12 a, 12 b) führende Haupt­ verbindungsleitung (21) unterbricht derart, daß bei selbstansaugend ausgelegter ABS-Rückförderpumpe (18) diese im ASR-Betrieb Druckmittel dem Vorrats­ behälter des Hauptbremszylinders entnimmt und zur Erzeugung einer ASR-Bremsdruckmodulation zur selek­ tiven Ansteuerung von Radbremszylindern den ABS-Regel­ ventilen (12 a, 12 b) zuführt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die selbstansaugende ABS-Rückförderpumpe (18) Bremsdruckmittel über das Zentralventil des Haupt­ bremszylinders entnimmt und über ein Pumpenauslaß­ ventil (20) der Hauptverbindungsleitung (21) zwi­ schen Hauptbremszylinder (10) und den Radbremszy­ lindern zuführt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß parallel zum ASR-Magnetventil (22) ein erstes Rückschlagventil (24) in Richtung Haupt­ bremszylinder (10) geschaltet ist zur Druckbegren­ zung bei Betrieb der Rückförderpumpe (18) bei ge­ schlossenen ABS-Regelventilen (12 a, 12 b).

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum ASR-Magnetventil (22) ein zweites Rückschlagventil (25) in Richtung Radbremszylinder geschaltet ist zur Ermöglichung einer Normalbremsung bei für den ASR-Betrieb erreg­ tem ASR-Umschaltmagnetventil (22).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen die Auslaßan­ schlüsse (13 a, 13 b) der ABS-Magnetventile (12 a, 12 b) im ABS-Druckabbaukreis und dem Einlaß zur Speicher­ kammer (14) ein Rückschlagventil (26) geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Rück­ schlagventil (24) parallel zum ASR-Magnetventil (22) eine Vorspannung von ca. 160 bar, das zweite parallele Rückschlagventil (25) eine Vorspannung von ca. 4 bar und das Rückschlagventil im ABS-Druckabbaukreis eine Vorspannung von ca. 1 bar aufweist.