DE4034351C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine blockiergeschützte, hydrau­ lische 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 blockiergeschützt werden, sind auch Anordnungen be­ kannt, bei denen nur die Räder einer der beiden Achsen blockiergeschützt 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 Fig. 24 auf Seite 318 schematisch dargestellt. Man erkennt, daß der erforderliche Aufwand für Antiblockier-Regeleinrichtungen sehr unterschiedlich sein kann, je nachdem, ob mittels Sensoren das Drehverhalten sämtlicher Räder des Fahrzeuges erfaßt und sämtliche Räder einzeln blockiergeschützt werden (Vierkanal-ABS) entsprechend Beispiel VIII, oder ob das Dreh­ verhalten der Räder nur einer Fahrzeugachse überwacht und die Räder dieser Achse gemeinsam blockiergeschützt 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 blockierge­ schützt, die Räder der Hinterachse dagegen aus Stabilitätsgrün­ den gemeinsam nach dem "Select-Low"-Prinzip. Der apparative und regelungstechnische 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 blockier­ geschützte Bremsanlage mit nur einem den Bremsdruck modulie­ renden Gerät, dessen Steuerung mittels eines elektronischen Steuergeräts abhängig vom mittels Sensoren erfaßten Drehverhal­ ten nur der Vorderräder erfolgt, und bei der den nicht blockiergeschützten Hinterradbremsen eine schaltbare Sperrven­ tileinrichtung vorgeschaltet ist, welche die Hinterradbremsen - den dort gerade herrschenden Bremsdruck erhaltend - druckmä­ ßig von der übrigen Bremsanlage trennt, wenn zumindest an einem der blockiergeschützten Vorderräder die Regelung beginnt, kann nicht voll überzeugen. Bei dieser bekannten Bremsanlage kann es nämlich dann, wenn im Verlauf einer Antiblockierregelung - wenn die schaltbare Sperrventileinrichtung also aufgrund der einge­ setzten 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 blockiergeschütz­ ten Vorderräder der Reibwertverschlechterung entsprechend wei­ ter herabgeregelt wird, der an den abgetrennten Hinterradbrem­ sen wirksame - höhere - Bremsdruck dagegen unverändert bleibt.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine blockiergeschützte, hydraulische Brems­ anlage für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 genannten Art zu schaffen, die sich trotz ihres ein­ fachen und kostengünstigen Aufbaus bei der Regelung durch ein Mindestmaß an Stabilität, Lenkfähigkeit und Bremsverzögerung 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 das in Abhängigkeit vom mittels Sen­ soren erfaßten Drehverhalten nur der Vorderräder den Bremsdruck modulierende Gerät nach dem "Select-High"-Prinzip gesteuert und es wird nicht nur der Hydraulikdruck im die Bremsen der Vorder­ räder enthaltenden Teil der Bremsanlage, sondern zusätzlich auch im die Bremsen der Hinterräder enthaltenden Teil der Bremsanlage von diesem Gerät 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 blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer in Abhän­ gigkeit vom erfaßten Drehverhalten der Räder nur der Vorderach­ se gesteuerten Einkanal-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 Brem­ sanlage, bei der die beiden Bremsen 6, 7 der Vorderräder 1, 2 einem ersten Bremskreis I und die beiden Bremsen 8, 9 der bei­ den Hinterräder 3, 4 einem davon getrennten zweiten Bremskreis II angehören. Beide Bremskreise werden von einem Zweikreis- Hauptbremszylinder 5 entsprechend der Betätigung eines Bremspe­ dals 10 mit Hydraulikdruck beaufschlagt.

Die Einkanal-Antiblockier-Regeleinrichtung der hydraulischen Bremsanlage enthält im wesentlichen ein dem Zweikreis-Haupt­ bremszylinder 5 nachgeschaltetes, den Bremsdruck modulierendes Gerät 14, ein dieses Gerät steuerndes elektronisches Steuerge­ rät 13 sowie den Rädern 1, 2 nur der Vorderachse zugeordnete Sensoren 11, 12, welche das Drehverhalten, d. h. die Drehzahl bzw. die Drehgeschwindigkeit und/oder die Drehverzögerung und Drehbeschleunigung dieser Räder erfassen. Die Ausgangssignale dieser Sensoren werden in üblicher Weise dem elektronischen Steuergerät 13 der Antiblockier-Regeleinrichtung zugeführt, das aus ihnen - erforderlichenfalls in logischer Verknüpfung mit anderen erfaßten und zugeführten betriebsparameterrelevanten Signalen - das Blockieren bzw. die Blockiergefährdung der Vor­ derräder 1, 2 ermittelt und entsprechend den gewählten Re­ gelprinzipien daraufhin das den Bremsdruck modulierende Gerät 14 den jeweiligen Regelerfordernissen entsprechend steuert. Er­ findungsgemäß erfolgt die Steuerung des den Bremsdruck modulie­ renden Geräts 14 nach dem "Select-High"-Prinzip, d. h. in Ab­ hängigkeit vom Drehverhalten des jeweils gerade mit dem höheren Reibwert betriebenen Vorderrades, d. h. in Abhängigkeit vom zweitblockierenden bzw. zweitblockiergefährdeten Vorderrad. Es wird also grundsätzlich zugelassen, daß eines der beiden Vor­ derräder, nämlich das jeweils gerade mit dem niedrigeren Reib­ wert betriebene Vorderrad blockieren kann. Es ist jedoch si­ chergestellt, daß immer eines der beiden Vorderräder, nämlich das gerade mit dem höheren Reibwert betriebene Vorderrad am Blockieren gehindert wird und so zur Seitenführung beiträgt. Bei Kurvenfahrt ist dies das kurvenäußere Vorderrad, auf µ-Split das auf dem höheren Reibwert laufende Vorderrad, 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 zusätzlich auch der Hydraulikdruck in dem die Bremsen 8, 9 der Hinterräder 3, 4 enthaltenden Brems­ kreis II der Bremsanlage vom Gerät 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.

Das den Bremsdruck modulierende Gerät 14 ist - wie auch das dieses steuernde elektronische Steuergerät 13 - nur prinzipien­ haft dargestellt, da die Art des eingesetzten Geräts für die Erfindung selbst ohne Bedeutung ist. Es kann grundsätzlich je­ des bekannte Gerät 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 Plunger-Prinzip oder um eine Modulationseinrichtung han­ delt, die rückfördernde Pumpen etc. enthält. So können bei­ spielsweise auch Geräte ähnlich der DE-OS 33 22 786 eingesetzt werden, bei denen ein auf den Hauptbremszylinder wirkender Bremskraftverstärker selbst als druckmodulierendes Gerät ausge­ bildet 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 dem das Gerät 14 steu­ ernden elektronischen Steuergerät 13 der Antiblockier-Regelein­ richtung das Blockieren eines der beiden Vorderräder 1, 2, d. h. also das Blockieren des erstblockierenden Vorderrades er­ kannt worden ist. Die Wirkung einer in dieser Weise geschalte­ ten 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 das den Bremsdruck modulierende Gerät 14 den Hy­ draulikdruck aufgrund des Reibwertsprunges entsprechend herun­ terregelt.

Claims (2)

1. Blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage für ein Kraft­ fahrzeug, mit nur einem den Bremsdruck modulierenden Gerät (14), dessen Steuerung mittels eines elektronischen Steuer­ gerätes (13) abhängig vom mittels Sensoren (11, 12) erfaßten Drehverhaltens nur der Vorderräder (1, 2) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (14) nach dem Select-High-Prinzip gesteuert ist und ausgangsseitig nicht nur mit dem die Bremsen (6, 7) der Vorderräder (1, 2) enthaltenden Teil der Bremsanlage, sondern zusätzlich auch mit dem die Bremsen der Hinterräder (3, 4) enthaltenden Teil der Bremsanlage verbunden ist.

2. Blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der zu den Bremsen der Hinterräder (3, 4) führenden Bremsleitung (16) eine schalt­ bare Sperrventileinrichtung (15) mit Rückschlagfunktion an­ geordnet ist, durch welche dieser Teil der Bremsanlage - den Bremsdruck dort auf den gerade herrschenden Wert begrenzend - vom übrigen Teil der Bremsanlage selbsttätig abtrennbar ist, sobald vom elektronischen Steuergerät (13) aus den ihm zugeführten Signalen der Sensoren (11, 12) das Blockieren eines der beiden Vorderräder erkannt worden ist.