DE3935425A1 - Bremsvorrichtung fuer ein zweiachsiges fahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsvorrichtung für ein zumindest zweiachsiges Fahrzeug mit Drehzahlsensoren an zumindest den Hinterrädern des Fahrzeuges und einer Schaltung zum Auswerten der Drehzahlen und zum Ermitteln der Drehverzögerung der Räder, wobei das Fahrzeug mit einem hydraulischen, auf die Bremsen der Vorder- und Hinterräder wirkenden Steuerkreis und mit einer unabhängig von dem hydraulischen Steuerkreis betätigbaren, auf die Hinterräder einwirkenden Zusatzbremse versehen ist.

Von herkömmlichen blockiergeschützten Bremssystemen (ABS-Brems­ anlagen) sind Bremsvorrichtungen mit den vorstehend genannten Sensoren und Schaltungen allgemein bekannt.

Bei herkömmlichen Bremssystemen, ob elektronisch geregelt oder nicht, kommt es zu einer ungleichmäßigen Abnutzung der Bremsbe­ läge an den Bremsen der Vorder- und Hinterräder. Die Bremsbelä­ ge der Vorderradbremsen werden aufgrund der beim Bremsen in aller Regel erfolgenden teilweisen Verlagerung des Fahrzeug­ gewichtes auf die Vorderachse stärker belastet als die Brems­ beläge der Hinterradbremsen. Dies führt zu einem ungleichmä­ ßigen Verschleiß der Bremsbeläge, so daß die Frequenz des Be­ lagwechsels höher ist als bei einem Fahrzeug, bei dem sich alle Bremsbeläge gleichmäßig abnutzen und auf einmal ausgetauscht werden können.

Aus nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 39 23 955.1 ist es zur Lösung des vorstehend beschriebenen Problems bekannt, daß bei einer Bremsung von Drucksteuermitteln den Bremsen der Hinterräder ein Bremsdruck zugeführt wird, der so­ lange größer ist als der an den Bremsen der Vorderräder herr­ schende Druck, wie die Drehverzögerung der Hinterräder unter einem vorgegebenen Wert bleibt.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es auch, eine Bremsvorrich­ tung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Bremsbeläge eine möglichst hohe, gleichmäßige Lebensdauer auf­ weisen.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel dadurch erreicht, daß bei ei­ ner Betätigung des hydraulischen Steuerkreises automatisch auch die Zusatzbremse solange betätigt wird, wie die Drehverzögerung der Hinterräder unter einem vorgegebenen Wert bleibt.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei Kraftfahr­ zeugen, insbesondere PKW, während eines normalen Fahrbetriebs weitaus mehr als 90% aller Abbremsungen die Bremsen relativ gering in Anspruch nehmen. Typischerweise erfolgen weit weniger als 10% aller Abbremsungen mit einer so starken Bremskraft, daß die Verzögerung des Fahrzeuges in einem Bereich oberhalb von 0,2 g liegt. Bei den üblichen Haftbeiwerten (auch Brems­ kraftbeiwerte genannt und mit µ bezeichnet) oberhalb von 0,4 könnten deshalb bei praktisch allen gängigen PKW-Modellen die Abbremsungen mit einer Fahrzeugverzögerung von weniger als 0,2 g ausschließlich über die Hinterachse des Fahrzeuges er­ folgen.

Die Erfindung macht sich diese Erkenntnis zunutze und erreicht einen gleichmäßigen Verschleiß aller Bremsbeläge des Fahrzeuges dadurch, daß die Bremsen der Hinterräder des Fahrzeuges in "un­ kritischen" Bremssituationen mit einer Bremskraft beaufschlagt werden, die größer ist als die an den Bremsen der Vorderräder zur gleichen Zeit herrschende Bremskraft. Liegt der "unkrititische" Bremszustand nicht mehr vor, zum Beispiel deshalb, weil der Fahrer die Bremse kräftiger betätigt und/oder weil aufgrund der Straßenverhältnisse an den gebremsten Rädern eine Blockier­ neigung auftritt, wird die erfindungsgemäß vorgesehene erhöhte Belastung der Hinterradbremsen sofort aufgehoben und sämtliche Bremsen des Fahrzeuges werden maximal abgegrenzt, ggf. unter Steuerung durch eine herkömmliche ABS-Anlage.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Bremsvor­ richtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei Realisierung des Erfindungsgedankens ist es erforderlich, festzustellen, wann die Bremsung den obengenannten "unkriti­ schen" Zustand verläßt und kritisch wird, d. h. einen optimalen Einsatz aller Bremsmittel zur Erzielung eines möglichst kurzen Bremsweges erfordert. Für die Ermittlung eines solchen Über­ gangs von einem unkritischen in einen kritischen Zustand stehen verschiedene Kriterien zur Verfügung. Dies sind vornehmlich die Drehverzögerungen der erfindungsgemäß bei Beginn einer Bremsung zunächst mit im Vergleich mit den Vorderradbremsen mit erhöhter Bremskraft beaufschlagten Hinterräder. Überschreitet die Dreh­ verzögerung eines der Hinterräder einen vorgegebenen Wert (entsprechend z. B. 0,2 g), so zeigt dies an, daß der Fahrer eine starke Bremsung herbeiführen will und/oder daß die Stra­ ßenverhältnisse relativ ungünstig sind, so daß die erfindungs­ gemäße Bremsvorrichtung sofort so umgestellt wird, daß alle verfügbaren Bremsen mit optimalem Bremsdruck betätigt werden.

Die Mittel, mit denen die Bremsdrucke an den einzelnen Bremsen der Räder steuerbar sind, sind heute dem Fachmann allgemein be­ kannt, insbesondere aus der ABS-Regeltechnik. Die Erfindung eignet sich deshalb besonders dazu, mit einer als solche be­ kannten ABS-Regelanlage verwirklicht zu werden.

Als Kriterium dafür, ob ein im obigen Sinne "unkritischer" oder ein "kritischer" Bremszustand voriiegt kann zusätzlich oder alternativ zur Drehverzögerung der Hinterrräder die Geschwindig­ keit herangezogen werden, mit welcher der Fahrer das Bremspedal des Fahrzeuges betätigt. Hierzu kann bei Beginn einer Bremsung der Pedalweg pro Zeiteinheit oder auch der Gradient gemessen werden, mit dem der Druck der Hydraulikflüssigkeit in dem Hauptzylinder der Bremsanlage ansteigt. Liegt die Betätigungs­ geschwindigkeit der Pedale bzw. der Gradient des Anstiegs des Bremsdruckes über einem vorgegebenem Wert, so erfolgt die an­ sonsten erfindungsgemäß vorgesehene Bevorzugung der Hinterrad­ bremsen nicht mehr sondern eine maximale Verwendung aller Bremsen einschließlich der Vorderradbremsen.

Der hydraulische Steuerkreis und die Mittel zum Bestimmen der Drehverzögerung sind als solche bekannt. Insbesondere kann eine ABS-Anlage gemäß dem Stand der Technik verwendet werden.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß verwendeten Zusatzbremse näher anhand der Zeichnung erläutert.

Die Figur zeigt schematisch eine Zusatzbremse im Schnitt.

Die in der Figur gezeigte Zusatzbremse dient als sogenannte "Handbremse", d. h. sie ist vom Fahrer eines Kraftfahrzeuges willkürlich und unabhängig vom hydraulischen Bremssystem betä­ tigbar.

Gemäß der Erfindung wird aber die Zusatzbremse auch dann betä­ tigt, wenn im obigen Sinne eine "unkritische Bremsung" vor­ liegt.

Die in der Fig. gezeigte Zusatzbremse wirkt in an sich be­ kannter Weise auf Bremsbacken 10, 10′ der Bremsen HR des rech­ ten Hinterrades und HL des linken Hinterrades. Die Bremskraft wird mittels eines Bowdenzuges 12 übertragen.

In einem Gehäuse 14 sind die Bauelemente angeordnet, die zum Erzeugen einer Kraft am Bowdenzug 12 erforderlich sind. Der An­ trieb zum Erzeugen der Kräfte ist in einem Gehäuse 16 angeord­ net.

Die Mittel zum Erzeugen einer über den Bowdenzug 12 übertrag­ baren Bremskraft sind mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet. Bei­ de Stränge des Bowdenzuges 12 hängen jeweils an den Enden eines Waagebalkens 20. Ein Sperrhebel 22 hält den Waagebalken 20 in der in der Figur gezeigten linken Stellung. Der Sperrhebel 22 schwenkt um eine Achse 24. Mit einem Solenoid 26 ist ein Stößel 28 bewegbar, der den Sperrhebel 22 beaufschlagt. Wird der Stößel 28 vom Solenoid 26 in der Figur nach unten gestoßen, so schwenkt der Hebel 22 gegen den Uhrzeigersinn um die Achse 24 und gibt den Waagebalken frei. Die in der Figur gezeigte Stel­ lung ist die "Normalstellung" des Waagebalkens 20. In dieser Stellung hintergreift der Sperrhebel 22 einen fest mit dem Waagebalken 20 verbundenen Stift 30. Der Stift 30 ist unter be­ sonderen, weiter unten näher beschriebenen Umständen, in einem Langloch 32 verschiebbar, das in einem Gabelkopf 34 ausgebildet ist, welcher den Waagebalken 20 beidseitig umfaßt.

Am dem Waagebalken gegenüberliegenden Ende ist der Gabelkopf 34 mit einem Anschlag 36 versehen, der in einem Käfig 38 angeord­ net. Zwischen dem Anschlag 36 und einem diesem in Richtung der Längsachse der Betätigungseinrichtung 18 gegenüberliegenden Ende des Käfigs 38 ist eine Wendelfeder 40 eingespannt. Die Feder drängt in der in der Figur gezeigten Stellung unter Vor­ spannung den Anschlag 36 nach links gegen einen Anschlag am Käfig 38.

Mit dem Käfig 38 ist eine Stange 42 verbunden, die mit einem Außengewinde versehen ist. Mit der Stange 42 wirkt ein Schnecken­ trieb 44 zusammen, der um die Achse A drehbar ist und dabei die Stellung der Stange 42 und des Käfigs 38 in Richtung der Längs­ achse verändert. Der Schneckentrieb 44 wird mittels eines Elek­ tromotors, der im Gehäuse 16 angeordnet ist, gedreht. Dreht der Schneckentieb 44 in einer bestimmten Richtung, so wird die Stange 42 in der Figur nach links bewegt. Mit der Stange 42 bewegt sich auch der Käfig 38 nach links. Die Feder 40 ist so stark vorgespannt, daß sie zunächst ihre in der Figur gezeigte Stellung nicht verändert und den Anschlag 36 am Gabelkopf in der äußerst linken Position hält. Deshalb bewegt sich mit einer Drehung des Schneckentriebs 44 auch der Gabelkopf 34 nach links. Da der Sperrhebel 22 in der gezeichneten Sperrstellung ist, wird auch der Waagebalken nach links bewegt und erzeugt über den Bowdenzug 12 Bremskräfte an den beiden Bremsen HR bzw. HL der Hinterräder des zweiachsigen Fahrzeuges. Die Feder 40 weist eine solche Spannkraft auf, daß eine gewünschte, hinrei­ chende mechanische Abbremsung der beiden Hinterräder erfolgt. Beispielsweise kann die Feder 40 so ausgelegt sein, daß sie bei einem Personenkraftwagen eine mechanische Abbremsung von etwa 0,4 g ermöglicht.

Der im Gehäuse angeordnete Elektromotor, welcher den Schnecken­ trieb 44 dreht, kann in zweierlei Weise betätigt werden. Zum einen kann der Fahrer des Kraftfahrzeuges völlig unabhängig von dem hydraulischen Bremssystem (nicht gezeigt) einen entsprechen­ den Schaltknopf betätigen, so daß der im Gehäuse 16 angeordnete Motor den Schneckentrieb 44 dreht, um eine sogenannte "Hand­ bremsung" oder auch "mechanische Bremsung" zu bewirken. Der Fahrer braucht also hierfür die mechanischen Kräfte nicht selbst aufzubringen. Zum anderen wird aber die mechanische Bremsvorrichtung erfindungsgemäß auch dann eingesetzt, wenn eine "normale" Bremsung des hydraulischen Bremssystems unkri­ tisch im obengenannten Sinne ist, d. h. wenn die Bremswirkung unter einem vorgegebenen Wert liegt und deshalb die Hinterräder weit von einer Blockiergefahr entfernt sind, so daß die Hinter­ räder mit einer stärkeren Bremskraft beaufschlagt werden können als die Vorderräder. In diesem Falle wird der im Gehäuse 16 an­ geordnete Motor automatisch bei Betätigung des Bremspedals der hydraulischen Bremsanlage mit betätigt, so daß der Schnecken­ trieb 44 dreht und über den Bowdenzug 12 Bremskraft erzeugt wird.

Bei einer extrem großen Drehverzögerung und/oder bei einem ex­ trem großen Schlupf der Hinterräder dienen die Bauteile 22 bis 28 dazu, die mechanische Zusatzbremse sofort außer Kraft zu setzen. Zeigen die Drehzahlsensoren der Hinterräder (welche beispielsweise im Rahmen einer üblichen ABS-Regelung verwendet werden) an, daß sich die Hinterräder einem kritischen, eine Blockiergefahr anzeigenden Zustand nähern, so wird sofort das elektromagnetische Solenoid 26 betätigt und der Stößel 28 in der Figur nach unten gestoßen. Dabei wird der Sperrhebel 22 ge­ gen den Uhrzeigersinn um die Achse 24 verschwenkt und gibt den Stift 30 frei, der fest mit dem Waagebalken verbunden ist. So­ mit kann sich der Stift 30 im Langloch 32 in der Figur nach rechts bewegen und der Bowdenzug 12 überträgt keine Bremskraft mehr auf die Bremsen der Hinterräder.

Bezugszeichenliste

10, 10′ Bremsbacken
HR Bremse Hinten-Rechts
HL Bremse Hinten-Links
12 Bowdenzug
14 Gehäuse
16 Gehäuse
18 Betätigungsvorrichtung (für 21)
20 Waagebalken
22 Sperrhebel
24 Achse (von 22)
26 Solenoid
28 Stößel
30 Stift
32 Langloch
34 Gabelkopf
36 Anschlag
38 Käfig
40 Feder
42 Stange
44 Schneckentrieb
46 Lager
48 Lager
50 Lager

Claims (4)

1. Bremsvorrichtung für ein zumindest zweiachsiges Fahrzeug mit Drehzahlsensoren an zumindest den Hinterrädern des Fahrzeu­ ges und einer Schaltung zum Auswerten der Drehzahlen und zum Ermitteln der Drehverzögerung der Räder, wobei das Fahrzeug mit einem hydraulischen, auf die Bremsen der Vorder- und Hinterrä­ der wirkenden Steuerkreis und mit einer unabhängig von dem hy­ draulischen Steuerkreis betätigbaren, auf die Hinterräder ein­ wirkenden Zusatzbremse versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Betätigung des hydraulischen Steuerkreises auto­ matisch auch die Zusatzbremse solange betätigt wird, wie die Drehverzögerung der Hinterräder unter einem vorgegebenen Wert bleibt.

2. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzbremse eine auch unabhängig von einer Betätigung des hydraulischen Steuerkreises von Hand betätigbare Bremse ist.

3. Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzbremse von Hand auslösbar ist, insbesondere durch einen elektrischen Schaltkontakt.

4. Bremsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzbremse mechanisch mittels eines Servormotors be­ tätigbar ist.