DE4034351A1 - Hydraulische bremsanlage fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine bremsschlupf- bzw. anti­ blockiergeregelte hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 24 27 762 bekannt ist.

Um zu vermeiden, daß die Räder eines Kraftfahrzeuges infolge eines zu hohen vom Fahrzeuglenker aufgebrachten Bremsdrucks blockieren und das Fahrzeug dadurch seine Stabilität oder seine Lenkfähigkeit verliert, ist es zunehmend üblich, die Bremsanla­ ge des Fahrzeugs mit einer Antiblockier-Regeleinrichtung auszu­ statten, durch welche bei erkannter Blockiergefährdung eines oder mehrerer Fahrzeugräder zumindest in einem Teil der Brems­ anlage der Bremsdruck unabhängig von der jeweiligen Betätigung der Betriebsbremse durch den Fahrzeuglenker selbsttätig solange moduliert wird, d. h. solange abgesenkt und wieder angehoben wird, bis keine Blockiergefährdung mehr vorliegt.

Antiblockier-Regeleinrichtungen, auch Bremsschlupf-Regelein­ richtung, Antiblockiersystem (ABS), Anti-Skid-System oder Auto­ matischer-Blockier-Verhinderer (ABV) genannt, sind in vielfäl­ tigen, sich in ihrem apparativen und/oder schaltungsmäßigen Aufbau sowie in ihrer Funktionsweise und/oder ihrem Regelungs­ prinzip voneinander unterscheidenden Varianten bekannt. Neben Anordnungen, bei denen sämtliche Räder des Fahrzeuges jeweils einzeln antiblockiergeregelt werden, sind auch Anordnungen be­ kannt, bei denen nur die Räder einer der beiden Achsen anti­ blockiergeregelt werden.

Einige solche Varianten sind - allerdings nur anhand von Zwei­ kreis-Bremsanlagen mit einer Schwarz-Weiß-Aufteilung der beiden Bremskreise - im SAE-Paper 700375 auf den Seiten 298 bis 323 im Aufsatz "Automatische Bremskraftregler" beschrieben und in Fi­ gur 24 auf Seite 318 schematisch dargestellt. Man erkennt, daß der erforderliche Aufwand für Antiblockier-Regeleinrichtungen sehr unterschiedlich sein kann, je nachdem, ob das Drehverhal­ ten sämtlicher Räder des Fahrzeuges erfaßt und sämtliche Räder einzeln antiblockiergeregelt werden (Vierkanal-ABS) entspre­ chend Beispiel VIII, oder ob das Drehverhalten der Räder nur einer Fahrzeugachse überwacht und die Räder dieser Achse ge­ meinsam antiblockiergeregelt werden (Einkanal-ABS) entsprechend den Beispielen I bis IV.

Vierkanal-Antiblockier-Regeleinrichtungen bieten regelungstech­ nisch natürlich grundsätzlich die umfassendsten Möglichkeiten. Trotz ihres sehr hohen apparativen Aufwands sind sie jedoch nicht frei von Schwächen. Zwar ermöglichen Sie selbst auf Fahr­ bahnen mit unterschiedlich großen Reibwerten rechts/links (µ-Split) vergleichsweise kurze Bremswege, doch ist die Fahr­ stabilität der damit ausgestatteten Fahrzeuge beim Bremsen pro­ blematisch, sofern nicht zusätzlich korrigierende regelungs­ technische Aufwendungen zur Kurshaltung des Fahrzeuges betrie­ ben werden.

Durch gute Fahrstabilität beim Bremsen zeichnen sich dagegen Fahrzeuge aus, bei denen eine Einkanal-Antiblockier-Regelein­ richtung sämtliche Räder des Fahrzeuges nach dem sogenannten "Select-Low"-Prinzip regelt, d. h. in Abhängigkeit vom jeweils gerade mit dem niedrigsten Reibwert betriebenen Fahrzeugrad (z. B. Zs "Automobil Engineer, 1958", Lister R.D., Kemp R.N. Skid Prevention). Erkauft wird diese gute Fahrstabilität jedoch mit langen Bremswegen, was insbesondere auf Fahrbahnen mit un­ terschiedlich großen Reibwerten rechts/links (µ-Split) stark in Erscheinung tritt, da dort das reibwertmäßig an sich vorhandene Potential nicht zur Abbremsung des Fahrzeugs ausgenutzt werden kann, weil eben das jeweils gerade mit dem niedrigsten Reibwert betriebene Fahrzeugrad für die Regelung des Bremsdrucks der Ge­ samtanlage maßgeblich ist.

Grundsätzlich kürzere Bremswege könnten dann erzielt werden, wenn eine Einkanal-Antiblockier-Regeleinrichtung entsprechend Beispiel II des vorgenannten SAE-Papers nur die Räder der Hin­ terachse des Fahrzeugs nach dem "Select-Low"-Prinzip regelt, die Vorderräder dagegen ungeregelt bleiben; dabei würde aber bewußt in Kauf genommen werden, daß die Vorderräder gegebenen­ falls blockieren können und damit die Lenkfähigkeit des Fahr­ zeuges verlorengeht.

In der Praxis werden daher häufig als Kompromiß bezüglich Bremsweg, Stabilität und Lenkfähigkeit die Räder der Vorderach­ se jeweils unabhängig voneinander individuell antiblockiergere­ gelt, die Räder der Hinterachse dagegen aus Stabilitätsgründen gemeinsam nach dem "Select-Low"-Prinzip. Der apparative und re­ gelungstechnische Aufwand einer solchen im Beispiel VII des vorerwähnten SAE-Papers prinzipienhaft dargestellten Dreikanal- Antiblockier-Regeleinrichtung ist wiederum vergleichsweise groß.

Vergleichsweise gering ist der Aufwand auch bei Einkanal-Anti­ blockier-Regeleinrichtungen, welche nur die Räder der Vorder­ achse regeln, doch können die bekannten Anordnungen dieser Art funktionell nicht überzeugen. So ist bei Anordnungen entspre­ chend den Beispielen I und III des vorerwähnten SAE-Papers nicht auszuschließen, daß beide Hinterräder blockieren und da durch die Stabilität des Fahrzeugs verlorengeht; das gilt auch für die Anordnung mit den Hinterrädern zugeordnetem Bremsdruck­ begrenzer, wenn dessen Umschaltpunkt entsprechend den normalen Betriebsbedürfnissen bemessen ist.

Auch die aus der DE-OS 24 27 762 bekannte verbesserte Bremsan­ lage mit Einkanal-Antiblockier-Regeleinrichtung, bei der den nicht antiblockiergeregelten Hinterradbremsen eine schaltbare Sperrventileinrichtung vorgeschaltet ist, welche die Hinterrad­ bremsen - den dort gerade herrschenden Bremsdruck erhaltend - druckmäßig von der übrigen Bremsanlage trennt, wenn zumindest an einem der antiblockiergeregelten Vorderräder die Regelung beginnt, kann nicht voll überzeugen. Bei dieser bekannten Bremsanlage kann es nämlich dann, wenn im Verlauf einer Anti­ blockierregelung - wenn die schaltbare Sperrventileinrichtung also aufgrund der eingesetzten Regelung die Hinterradbremsen unter Erhaltung deren Bremsdrucks bereits von der übrigen Bremsanlage abgetrennt hat - eine sprunghafte Verschlechterung des Reibwertes (µ-Sprung von hoch auf niedrig) auftritt, u. U. zur Instabilität des Fahrzeuges kommen, da zwar der Bremsdruck der antiblockiergeregelten Vorderräder der Reibwertverschlech­ terung entsprechend weiter herabgeregelt wird, der an den abge­ trennten Hinterradbremsen wirksame - höhere - Bremsdruck dage­ gen unverändert bleibt.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bremsschlupf- bzw. antiblockiergeregelte hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, die sich trotz ihres einfachen und kostengünstigen Aufbaus bei der Regelung durch ein Mindestmaß an Stabilität, Lenkfähigkeit und Bremsver­ zögerung auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird also die in Abhängigkeit vom erfaßten Drehverhalten der Vorderräder gesteuerte bremsdruckmodulierende Einrichtung nach dem "Select-High"-Prinzip gesteuert und es wird nicht nur der Hydraulikdruck im die Vorderradbremsen ent­ haltenden Teil der Bremsanlage, sondern auch im die Hinterrad­ bremsen enthaltenden Teil der Bremsanlage von dieser Einrich­ tung druckmoduliert.

Auf diese Weise wird beim Bremsen für alle denkbaren Betriebs­ verhältnisse ein guter Kompromiß zwischen Fahrzeugverzögerung und Stabilität sowie Lenkfähigkeit des Fahrzeugs erreicht, da - eine konventionelle Grundbemessung bzw. Grundabstimmung der Bremsanlage selbst vorausgesetzt - jeweils nur eines der Vor­ derräder und eines der Hinterräder blockieren kann.

Anhand eines in der Zeichnung prinzipienhaft dargestellten Aus­ führungsbeispieles wird die Erfindung nachstehend näher erläu­ tert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine hydraulische Brems­ anlage für Kraftfahrzeuge mit einer in Abhängigkeit vom erfaß­ ten Drehverhalten der Räder der Vorderachse gesteuerten Einka­ nal-Antiblockier-Regeleinrichtung gemäß der Erfindung.

In der schematischen Darstellung sind die beiden Vorderräder eines Kraftfahrzeuges mit 1 und 2 und die beiden Hinterräder mit 3 und 4 bezeichnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist - schematisiert - eine hydraulische Zweikreis-Bremsanlage des sogenannten Schwarz/Weiß-Typs dargestellt, d. h. eine Bremsanlage, bei der die beiden Bremsen 6, 7 der Vorderräder 1, 2 einem ersten Bremskreis I und die beiden Bremsen 8, 9 der beiden Hinterräder 3, 4 einem davon getrennten zweiten Brems­ kreis II angehören. Beide Bremskreise werden von einem Zwei­ kreis-Hauptbremszylinder 5 entsprechend der Betätigung eines Bremspedals 10 mit Hydraulikdruck beaufschlagt.

Die Einkanal-Antiblockier-Regeleinrichtung der hydraulischen Bremsanlage enthält im wesentlichen eine dem Zweikreis-Haupt­ bremszylinder 5 nachgeschaltete bremsdruckmodulierende Einrich­ tung 14, eine diese steuernde elektronische Steuer- und Regel­ einrichtung 13 sowie den Rädern 1, 2 der Vorderachse zugeordne­ te Sensoren 11, 12, welche das Drehverhalten, d. h. die Dreh­ zahl bzw. die Drehgeschwindigkeit und/oder die Drehverzögerung und Drehbeschleunigung dieser Räder erfassen. Die Ausgangssi­ gnale dieser Sensoren werden in üblicher Weise der elektroni­ schen Steuer- und Regeleinrichtung 13 der Antiblockier-Regel­ einrichtung zugeführt, die aus ihnen - erforderlichenfalls in logischer Verknüpfung mit anderen erfaßten und zugeführten be­ triebsparameterrelevanten Signalen - das Blockieren bzw. die Blockiergefährdung der Vorderräder 1, 2 ermittelt und entspre­ chend den gewählten Regelprinzipien daraufhin die bremsdruckmo­ dulierende Einrichtung 14 den jeweiligen Regelerfordernissen entsprechend steuert. Erfindungsgemäß erfolgt die Steuerung der bremsdruckmodulierenden Einrichtung 14 nach dem "Select-High"-Prin­ zip, d. h. in Abhängigkeit vom Drehverhalten des jeweils gerade mit dem höheren Reibwert betriebenen Vorderrades, d. h. in Abhängigkeit vom zweitblockierenden bzw. zweitblockierge­ fährdeten Vorderrad. Es wird also grundsätzlich zugelassen, daß eines der beiden Vorderräder, nämlich das jeweils gerade mit dem niedrigeren Reibwert betriebene Vorderrad blockieren kann. Es ist jedoch sichergestellt, daß immer eines der beiden Vor­ derräder, nämlich das gerade mit dem höheren Reibwert betriebe­ ne Vorderrad am Blockieren gehindert wird und so zur Seitenfüh­ rung beiträgt. Bei Kurvenfahrt ist dies das kurvenäußere Vor­ derrad, auf µ-Split das auf dem höheren Reibwert laufende Vor­ derrad, was besonders viel Seitenkraft übertragen kann.

Die Bremsanlage ist weiterhin so ausgebildet, daß die Räder 3, 4 der Hinterachse mit dem Druck des geregelten Vorderrades ge­ steuert werden, d. h. daß nicht nur der Hydraulikdruck in dem die Bremsen 6, 7 der Vorderräder 1, 2 enthaltenden Bremskreis I der Bremsanlage, sondern auch der Hydraulikdruck in dem die Bremsen 8, 9 der Hinterräder 3, 4 enthaltenden Bremskreis II der Bremsanlage von der Einrichtung 14 druckmoduliert wird.

Da die Bremskraftverteilung einer Bremsanlage durch entspre­ chende Bemessung der Radbremszylinder etc. so ausgelegt ist, daß bei Betätigung der Betriebsbremse, d. h. bei Betätigung des Bremspedals 10 die Hinterräder 3, 4 später als die Vorderräder 1, 2 blockieren, ist durch die mit dem Druck des geregelten Vorderrades durchgeführte Bremsdruckmodulierung der Hinterräder gewährleistet, daß stets mindestens auch eines der beiden Hin­ terräder blockierfrei bleibt. Auf µ-Split ist dies das mit dem höheren Reibwert betriebene Hinterrad und bei Kurvenfahrt das kurvenäußere Hinterrad. Auf bezüglich der wirksamen Reibwerte symmetrischer Fahrbahn werden beide Hinterräder blockierfrei bleiben, da beiden Hinterräder mit dem gleichen modulierten Bremsdruck beaufschlagt werden.

Es ist leicht nachvollziehbar, daß die erfindungsgemäße Brems­ anlage trotz ihres geringen Aufwandes auf µ-Split-Fahrbahnen hohe Fahrzeugverzögerungen ermöglicht, immer eine Lenkfähigkeit des Fahrzeugs gewährleistet und auch ein ausreichendes Maß an Fahrstabilität gegeben ist, da stets höchstens eines der Vor­ derräder und eines der Hinterräder blockieren kann.

Die bremsdruckmodulierende Einrichtung 14 ist - wie auch die sie steuernde elektronische Steuer- und Regeleinrichtung 13 - nur prinzipienhaft dargestellt, da die Art der eingesetzten bremsdruckmodulierenden Einrichtung für die Erfindung selbst ohne Bedeutung ist. Es kann grundsätzlich jede bekannte Ein­ richtung zur Modulierung des Bremsdrucks, d. h. zum Absenken, Halten und Wiederanheben des Bremsdrucks eingesetzt werden, egal ob es sich dabei um eine Modulationseinheit nach dem Plun­ ger-Prinzip oder um eine Modulationseinrichtung handelt, die rückfördernde Pumpen etc. enthält. So können beispielsweise auch bremsdruckmodulierende Einrichtungen ähnlich der DE-OS 33 22 786 eingesetzt werden, bei denen ein auf den Hauptbrems­ zylinder wirkender Bremskraftverstärker selbst als Druckmodu­ lator ausgebildet ist.

Von Vorteil ist es, wenn - wie im dargestellten Ausführungs­ beispiel strichliert angedeutet - in der zu den Bremsen 8, 9 der Hinterräder 3, 4 führenden Bremsleitung 16 eine schaltbare Sperrventileinrichtung 15 mit Rückschlagfunktion angeordnet ist, durch welche der die Bremsen 8, 9 der Hinterräder enthal­ tende Teil der Bremsanlage - den Bremsdruck dort auf den gerade herrschenden Wert begrenzend - vom übrigen Teil der Bremsanlage selbsttätig abgetrennt wird, sobald von der die bremsdruckmodu­ lierende Einrichtung 14 steuernden elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung 13 der Antiblockier-Regeleinrichtung das Blockieren eines der beiden Vorderräder 1, 2, d. h. also das Blockieren des erstblockierenden Vorderrades erkannt worden ist. Die Wirkung einer in dieser Weise geschalteten einfachen Sperrventileinrichtung ähnelt der Wirkung einer nach dem "Select-Low"-Prinzip geregelten Hinterachse. Besonders bei µ-Split-Fahrbahnen macht sich der zusätzliche Einsatz einer in dieser Weise geschalteten Sperrventileinrichtung vorteilhaft bemerkbar, weil dadurch eine erheblich höhere Seitenführung der Hinterachse gewährleistet wird.

Bei Reibwert-Sprüngen (µ-Sprüngen) von hohen Reibwerten auf niedrigen Reibwerten während bereits laufender Antiblockierre­ gelungen macht sich diese Sperrventileinrichtung nicht negativ bemerkbar, weil durch die Rückschlagfunktion der Sperrventi­ leinrichtung 15 sichergestellt ist, daß der in den Bremsen 8, 9 der Hinterräder wirksame Bremsdruck sich entsprechend abbauen kann, wenn die bremsdruckmodulierende Einrichtung 14 den Hy­ draulikdruck aufgrund des Reibwertsprunges entsprechend herun­ terregelt.

Claims (2)

1. Bremsschlupf- bzw. antiblockiergeregelte hydraulische Brems­ anlage für Kraftfahrzeuge, mit nur einer bremsdruckmodulie­ renden Einrichtung (14), deren Steuerung in Abhängigkeit vom mittels Sensoren (11, 12) erfaßten Drehverhalten der Vorder­ räder (1, 2) erfolgt, dadurch gekennzeichnet,
daß die bremsdruckmodulierende Ein­ richtung (14) nach dem "Select-High"-Prinzip gesteuert ist, d. h. in Abhängigkeit vom signalisierten Drehverhalten des jeweils gerade mit dem höheren Reibwert betriebenen Vor­ derrades,
und daß nicht nur der Hydraulikdruck im die Bremsen (6, 7) der Vorderräder (1, 2) enthaltenden Teil der Bremsanlage, sondern auch im die Bremsen (8, 9) der Hinterräder (3, 4) enthaltenden Teil der Bremsanlage von der Einrichtung (14) druckmoduliert ist.

2. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der bzw. in den zu den Brem­ sen (8, 9) der Hinterräder (3, 4) führenden Bremsleitung(en) (16) eine schaltbare Sperrventileinrichtung (15) mit Rück­ schlagfunktion angeordnet ist, durch welche der die Bremsen (8, 9) der Hinterräder (3, 4) enthaltende Teil der Bremsan­ lage - den Bremsdruck dort auf den gerade herrschenden Wert begrenzend - vom übrigen Teil der Bremsanlage selbsttätig abtrennbar ist, sobald von der elektronischen Regeleinrich­ tung (13) der bremsdruckmodulierenden Einrichtung (14) aus den ihr zugeführten Signalen der den Vorderrädern (1, 2) zu­ geordneten Sensoren (11, 12) das Blockieren eines der beiden Vorderräder (1, 2) erkannt worden ist.