DE4034688C2 - Blockiergeschützte, hydraulische Diagonal-Zweikreis-Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Blockiergeschützte, hydraulische Diagonal-Zweikreis-Fahrzeugbremsanlage

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Description

Die Erfindung betrifft eine blockiergeschützte, hydraulische Diagonal-Zweikreis-Fahrzeugbremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Eine gattungsgemäße blockiergeschützte, hydraulische Diagonal-Zweikreis-Fahrzeugbremsanlage ist in der DE 34 07 538 A1 beschrieben. Diese Fahrzeugbremsanlage nutzt einen Hauptbremszylinder sowie Radbremszylinder und Ventile zur Regelung der Radbremszylinderdrücke mittels eines elektronischen Steuersystems. Ein zusätzliches 2/2-Wege Ventil bzw. Sperrventil, das im Normalfall geöffnet ist, ist in jedem Bremskreis mit seinem Eingang mit dem Radbremszylinder des dem jeweiligen Bremskreis zugeordneten Vorderrades, mit dem Ausgang des Einlaßventils und mit dem Eingang des Auslaßventils sowie mit seinem Ausgang mit dem Radbremszylinder des dem jeweiligen Bremskreis zugeordneten Hinterrades verbunden. Somit wird über das Auslaßventil der zu beiden Radbremsen eines Bremskreises führende Druckmittelweg mit dem Reservoir verbunden. Mit dieser hydraulischen Schaltung ist es nicht möglich, am Hinterrad eines jeden Bremskreises einen niedrigeren Bremsdruck einzuregeln als im Vorderrad, wie dies zur Gewährleistung der Fahrstabilität wünschenswert wäre, da insbesondere bei stärkeren Bremsungen aufgrund der dabei eintretenden Verringerung der Hinterachslast die Hinterräder früher zum Blockieren neigen als die Vorderräder.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Fahrzeug-Bremsanlage anzugeben, die es erlaubt, bei gleichbleibender Anzahl von Ventilen im Bremskreis, den Bremsdruck an den Radbremsen der Hinterachse niedriger einzuregeln als an den Radbremsen der Vorderachse.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine gattungsgemäße Fahrzeug-Bremsanlage auch das kennzeichnende Merkmal des Anspruches 1 aufweist.
Durch die Anordnung des Auslaßventils stromab des Sperrventils in dem zum Hinterrad führenden Bremsleitungszweig kann die Radbremse des Hinterrads mittels des Auslaßventils druckentlastet werden, während gleichzeitig das Sperrventil die Vorderradbremse von der Hinterradbremse trennt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Antiblockierregelvorrichtung gemäß der Erfindung und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Antiblockierregelvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
(a) Aufbau
Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Bremsdruckgeber 1 erste und zweite Brems- bzw. Druckmittelkreise 2 und 3, die abhängig von einem Bremsflüssigkeits- oder Bremsmitteldruck getrennt sind und Über welche Radbremszylinder 4-7 für Vorderräder FL und FR sowie für Hinterräder RR und RL diagonal miteinander verbunden sind.
Der Bremsdruckgeber 1 besteht aus einem Bremskraftverstärker 8, einem Hauptzylinder 9 und einem Bremsmittel-Behälter 17.
Eine Hilfsdruckquelle 10 liefert zusätzliche oder Hilfsenergie zu den Druckmittelkreisen 2, 3. Sie besteht aus Rückschlagventilen 11, 12, Bremsmittel-Pumpen 13, 14 und einem Elektromotor 15 für den Antrieb der Pumpen 13, 14.
Der Behälter 17 dient zur Zuspeisung des Bremsmittels bzw. der Bremsflüssigkeit zum Hauptzylinder 9. Er ist auch so geschaltet, daß er Bremsmittel zu den Saugseiten der Pumpen 13, 14 liefert, und auch mit einem Rückführkreis 18 zum Rückspeisen des Bremsmittels bzw. für Bremsmittelausgleich verbunden.
Weiter vorgesehen sind Einlaßventile 19, 20 und Auslaßventile 21, 22, die unter Bildung einer Antiblockierventileinheit in die ersten und zweiten Druckmittelkreise 2 bzw. 3 eingeschaltet sind. Diese Ventile 19-22 wirken als elektromagnetisch betätigte 2/2-Wegeventile. Da die Vorrichtungen zum Steuern dieser Ventile 19-22 und entsprechende Steuersysteme dafür (z. B. Sensoren zum Messen der Radgeschwindigkeit oder Drehzahl der Räder sowie elektronische Schaltungen und Vorrichtungen zum arithmetischen Verarbeiten der Radsensorsignale und zum Steuern der elektromagnetischen Ventile 19-22) an sich bekannt sind, sind sie vorliegend nicht näher beschrieben.
Im unbetätigten Zustand sind die Einlaßventile 19, 20 normalerweise offen und die Auslaßventile 21, 22 normalerweise geschlossen.
(b) Druckregeleinrichtung für gleichen Druckmittelkreis
Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Einschaltung von steuerbaren Öffnungs-/Schließventilen (2/2-Wegeventile bzw. Sperrventile) 23, 24, die von den genannten Ventilen 19-22 unabhängig sind, in den ersten und zweiten Druckmittelkreis 2 bzw. 3.
Jedes Öffnungs-/Schließventil 23, 24 besteht aus einem elektromagnetischen Ventil zur Bildung eines Kreises, der den Bremsdruck für ein Paar Vorder- und Hinterräder über jeden Druckmittelkreis 2 bzw. 3 unabhängig zu regeln vermag.
Insbesondere ist das Ventil 23 in den ersten Druckmittelkreis 2 zwischen Einlaßventil 19 und Radbremszylinder 4 des Hinterrads RR eingeschaltet, während das Ventil 24 in den zweiten Druckmittelkreis 3 zwischen Einlaßventil 20 und Radbremszylinder 7 des Hinterrads RL eingeschaltet ist.
Die Bremsdrücke an den Hinterrädern RR, RL können somit zweckmäßig und unabhängig von den Vorderrädern FL, FR geregelt werden, wodurch die Bremsstrecke verkürzt wird und Fahrstabilität und Lenkbarkeit erhalten bleiben.
Die genannten Ventile 23, 24 sind im unbetätigten Zustand offen. Ihre Ansteuerung (Betätigung) wird auf der Grundlage einer Änderung der Geschwindigkeit oder Drehzahl jedes Hinterrads (Schlupfverhältnis und Verzögerung) bestimmt. Die Bestimmung des Schaltens der genannten Ventile 23, 24 findet wie folgt statt: Wenn im gleichen Regelkreis das Vorderrad FL nicht zum Blockieren neigt, während das Hinterrad RR zum Blockieren neigt oder bereits blockiert, wird das betreffende Ventil 23 geschlossen, und das Auslaßventil 21 in der gleichen Leitung wird zum Schließen (Druckhalten) oder Öffnen (Drucksenkung) angesteuert.
Wenn - unabhängig vom Zustand des Hinterrads RR - das Vorderrad FL im gleichen Regelkreis zum Blockieren neigt, so daß eine Drucksenkung erforderlich ist, wird das Ventil 23 zum Öffnen angesteuert. Dabei werden das Einlaßventil 19 geschlossen und das Auslaßventil 21 geöffnet.
Im zweiten Druckmittelkreis 3 erfolgt die Ansteuerung in analoger Weise zum ersten Druckmittelkreis 2.
Dies bedeutet, daß jedes der genannten Ventile 23, 24 unabhängig zum Öffnen oder Schließen ansteuerbar ist.
Die Ventile 23, 24 gehen unter den im folgenden angegebenen Bedingungen auf einen ständig geöffneten Zustand über:
  • 1. Wenn das jeweilige Hinterrad RR oder RL nicht zum Blockieren neigt oder (noch) nicht blockiert; dabei ist eine Bremsdruckerhöhung am Hinterrad RR oder RL nötig, und die Ventile öffnen für kurze Zeit.
  • 2. Wenn das Vorderrad FL oder FR im betreffenden Kreis zum Blockieren neigt und damit eine Drucksenkung nötig macht; zur Drucksenkung am Vorderrad FL oder FR öffnet das betreffende Ventil 23 bzw. 24 für eine kurze Zeit.
  • 3. Wenn unter Antiblockierregelbedingungen der Fahrer das Fahrzeug anhält oder vollständig abbremst und keines der Räder eine Blockierneigung zeigt oder das Fahrzeug unter Antiblockierregelung vollständig zum Stillstand kommt, gehen die Ventile auf den Daueroffenzustand über.
  • 4. Wenn eine Ausfallsicherheitsfunktion (gegen Ausfall von Sensor(en), elektromagnetischen Ventilen usw.) der Antiblockierregelvorrichtung anspricht und die Antiblockierregelung beendet und/oder für weiteren Betrieb hemmt, so daß ein Übergang auf den normalen Bremsbetrieb erfolgt (elektrische Operation wird vollständig abgeschaltet, Ventil 23 oder 24 bleibt offen).
Mit anderen Worten: wenn Vorder- und Hinterrad im selben Regelkreis auf einer Fahrbahnfläche variierenden Reibungskoeffizienten oder Reibbeiwerts abgebremst werden, und der Bremsdruck der Vorderräder FL und FR höher geregelt werden soll als derjenige der Hinterräder RR und RL (Druckerhöhung, -halten oder -senkung), schließt oder öffnet jedes der genannten Ventile 23, 24 vorzugsweise unabhängig vom betreffenden Einlaßventil 19, 20 und Auslaßventil 21, 22.
(c) Arbeitsweise
Im folgenden ist die Arbeitsweise der Antiblockierregelvorrichtung unter wechselnden Zuständen der Fahrbahnoberfläche, auf welcher die Vorder- und Hinterräder abrollen, näher erläutert.
Der Bremsdruckgeber 1 liefert Bremsmitteldruck, wenn ein Bremspedal 16 niedergedrückt wird, und der Bremsmitteldruck wird über ersten und zweiten Bremskreis 2, 3 zu den Radbremszylindern 4-7 übertragen, um die Vorderräder FL, FR und die Hinterräder RR, RL abzubremsen.
In diesem Fall findet die Antiblockierregelung beispielsweise in Abhängigkeit von den Schlupf- oder Reibungsbedingungen jedes Rads wie folgt statt:
Rechtes Vorderrad (FR): µ = 0,8
Linkes Vorderrad (FL): µ = 0,2
Rechtes Hinterrad (RR): µ = 0,8
Linkes Hinterrad (RL): µ = 0,2
Die obige Kombination der Reibbeiwerte beruht auf der Voraussetzung oder Annahme, daß die linken Räder eine vereiste Fläche und die rechten Räder eine eisfreie Asphaltfahrbahnfläche befahren.
Wenn die Reibung zwischen jedem Rad und der Fahrbahn den oben angegebenen Verhältnissen entspricht, muß der Bremsdruck an der Seite der den höheren Reibbeiwert antreffenden Räder höher und an der Seite der Räder mit dem niedrigeren Reibbeiwert niedriger eingestellt werden, um ausreichende Bremswirkung sowie Fahrstabilität und Lenkbarkeit des Fahrzeugs zu sichern.
Wenn z. B. die linken Räder auf einer Fahrbahnfläche niedrigen Reibbeiwerts abrollen und am linken Vorderrad FL ein bevorstehender Rutsch- oder Blockierzustand festgestellt wird, wird das Einlaßventil 19 entsprechend dem Detektions- bzw. Meßsignal geschlossen, und während sich das Ventil 23 in Offenstellung bzw. im unbetätigten Zustand befindet, wird der Bremsdruck durch Öffnungs-/Schließbetätigung der Einlaß- und Auslaßventile 19 bzw. 21 geregelt.
Der Bremsdruck an dem dem ersten Druckmittelkreis 2 zugeordneten Hinterrad RR erhält daher im wesentlichen die gleiche Größe wie der Bremsdruck am betreffenden Vorderrad FL.
In dem mit dem rechten Vorderrad FR, das sich auf einer Fläche hohen Reibbeiwerts befindet, verbundenen zweiten Druckmittelkreis 3 wird eine Rutsch- oder Blockierneigung des Hinterrads RL, das sich auf einer Fahrbahnfläche eines niedrigen Reibbeiwerts befindet, zuerst erfaßt.
Das im Offenzustand befindliche Ventil 24 wird entsprechend dem Detektionssignal geschlossen, und der Bremsdruck an dem einen höheren Druck benötigenden Vorderrad FL wird erhöht.
Wenn eine Rutsch- oder Blockierneigung des rechten Vorderrads FR erfaßt wird, werden das Einlaßventil 20 geschlossen schlossen und der Bremsdruck am Vorderrad FR auf gleichbleibender Höhe gehalten, während die Blockierneigung fortlaufend überwacht wird.
Unter Aufrechterhaltung des Bremsdrucks am Vorderrad FR wird das Ventil 24 im Schließzustand gehalten, und das Auslaßventil 22 befindet sich in Schließstellung. Dabei bleibt der Bremsdruck am Hinterrad RL erhalten; wenn aber das Hinterrad RL noch stärker zum Blockieren neigt, wird das Auslaßventil 22 zur Senkung des Bremsdrucks geöffnet.
Wenn das Vorderrad FR eine fortlaufende Zunahme der Blockierneigung zeigt, wird das Ventil 24 in die Offenstellung geschaltet und gleichzeitig das Auslaßventil 22 geöffnet, um den Bremsdruck am Vorderrad FR und am Hinterrad RL auf nahezu die gleiche Größe zu senken.
Wenn darauf die Blockierneigung des Hinterrads RL abnimmt, so daß eine Druckerhöhung nötig wird, wird das Auslaßventil 22 geschlossen und das Ventil 24 pulsierend betätigt, um über das Einlaßventil 20 Druck zuzuführen.
Außer in dem Fall, in welchem eine Drucksenkung am Vorderrad FR erforderlich ist, wird sodann der Bremsdruck am Vorderrad FR durch Öffnungs- und Schließbetätigung des Einlaßventils 20 und des Ventils 24 unabhängig geregelt, während der Bremsdruck am Hinterrad RL durch Öffnungs- und Schließbetätigung des Ventils 24 und des Auslaßventils 22 unabhängig geregelt wird.
Im folgenden sei ein Fall betrachtet, in welchem das Fahrzeug eine andere Fahrbahn befährt, speziell der Fall, in welchem das Fahrzeug sich von einer Fahrbahnoberfläche eines niedrigen Reibbeiwerts auf eine solche eines hohen Reibbeiwerts bewegt:
Beide Vorderräder (FL, FR): µ = 0,8
Beide Hinterräder (RR, RL): µ = 0,2
Wenn dabei alle Räder auf der Fahrbahnoberfläche mit niedrigem Reibbeiwert abrollen und die Bremsdrücke aller Räder in erstem und zweitem Druckmittelkreis 2 bzw. 3 niedrig und auf im wesentlichen gleiche Größe geregelt sind, nimmt die Blockierneigung der beiden Vorderräder FL, FR dann, wenn die Räder auf die Fahrbahnfläche eines hohen Reibbeiwerts übergehen, augenblicklich ab. Hierbei wird der Kontakt mit der Fahrbahnoberfläche des hohen Reibbeiwerts erfaßt; damit wird es nötig, den Bremsdruck an den Vorderrädern FL, FR schnell zu erhöhen.
Zwischenzeitlich befinden sich die beiden Hinterräder RR, RL noch auf der Fahrbahnoberfläche des niedrigen Reibbeiwerts, so daß die an ihnen anliegenden Bremsdrücke weiterhin auf eine kleine Größe geregelt werden müssen.
In diesem Fall werden die beiden Ventile 23, 24 in die Schließstellung geschaltet und gleichzeitig die beiden Einlaßventile 19, 20 in die Offenstellung geschaltet, und zwar für eine vergleichsweise lange Zeitspanne. Damit wird den oben angegebenen Erfordernissen Rechnung getragen.
Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher Hilfsbremsmittelbehälter bzw. Speicherkammern 25, 26 in einer Hilfsdruckquelle 10a vorgesehen sind, mit den Auslässen der Auslaßventile 21, 22 verbundene Rücklaufkreise 18a bzw. 18b an die Hilfsbehälter 25 bzw. 26 angeschlossen sind und der Bremsmitteldruck unter Nichtatmosphärendruck abgelassen wird.
Die Hilfsbehälter 25, 26 enthalten jeweils einen Kolben und eine Rückstellfeder, um einen Flüssigkeits- oder Bremsmittelraum luftdicht von der Außen-Atmosphäre zu trennen; die Rückstellfedern sind dabei jeweils mit einer so kleinen Federkraft gewählt, die ausreicht, dem Gleitwiderstand des betreffenden Kolbens zu widerstehen bzw. diesen zu überwinden.
Die Restdrücke in den Hilfsbehältern 25, 26 sind auf eine Größe eingestellt, die den Mindestbremsmitteldruck, den die Räder unter Regelbedingung erfordern, nicht übersteigt.
Wenn sich die Räder von der Blockierneigung erholen und die in die Druckmittelkreise 2, 3 eingeschalteten Vorderräder oder Vorder- und Hinterräder eine Erhöhung des Bremsmitteldrucks erfordern, wird das in den Hilfsbehältern 25, 26 zurückgehaltene bzw. gespeicherte Bremsmittel durch die mittels eines Motors 15 angetriebenen Bremsdruck-Pumpen 13, 14 den Druckmittelkreisen 2, 3 zugespeist, während gleichzeitig die Einlaßventile in den unbetätigten Zustand angesteuert werden und damit der Bremsmitteldruck an den Rädern erhöht wird.
Bei dieser Ausführungsform sind Arbeits- und Wirkungsweise beim Bremsvorgang den in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschriebenen gleich.
Vorteile der Erfindung
Aufgrund des vorstehend beschriebenen Aufbaus bietet die Erfindung folgende Vorteile:
  • a) Durch einfache Einschaltung der Öffnungs-/Schließventile, die unabhängig von den die Antiblockierventileinheiten bildenden Ventilen zum Öffnen und Schließen ansteuerbar sind, in jeweilige Druckmittelkreise werden Fahrstabilität, Lenkbarkeit und Verkürzung der Bremsstrecke auf einer Fahrbahn wechselnder Oberflächenzustände durch weitgehend unabhängige Regelung der Bremsdrücke an den Rädern des jeweiligen Bremskreises in einem Maße gewährleistet, das von einem bisherigen Antiblockiersystem mit Zweikreis-Diagonalbremsanlage kaum geboten werden kann.
  • b) Unter den Bedingungen, daß Vorder- und Hinterräder auf einer Fahrbahnoberfläche wechselnder Zustände abrollen (z. B. von einer Fläche eines niedrigen Reibbeiwerts auf eine Fläche eines hohen Reibbeiwerts Übergehen), kann der Vorderrad-Bremsdruck schnell erhöht werden, während die Hinterräder mit einem niedrigen Bremsdruck beaufschlagt bleiben.
Damit kann den Erfordernissen für Sicherung von Fahrstabilität und Lenkbarkeit sowie Gewährleistung einer verkürzten Bremsstrecke gleichzeitig Rechnung getragen werden.

Claims (3)

1. Eine blockiergeschützte, hydraulische Diagonal- Zweikreis-Fahrzeugbremsanlage mit einem Hauptbremszylinder (9) und Radbremszylindern (4-7) sowie mit Ventilen (19-24) zur Regelung der Radbremszylinderdrücke, wozu ein elektronisches Steuersystem vorgesehen ist, das Signale von Raddrehverhalten erfassenden Sensoren auszuwerten und Ventilansteuersignale auszugeben vermag, wobei in jedem Bremskreis (2; 3) ein im unbetätigten Zustand geöffnetes Einlaßventil (19; 20) zwischen dem Hauptbremszylinder (9) und den Radbremszylindern (4, 5; 6, 7) sowie ein im unbetätigten Zustand geschlossenes Auslaßventil (21; 22) in einer in ein Reservoir (17; 25, 26) mündenden Rücklaufleitung (18; 18a, 18b) angeordnet ist, wobei jeder Bremskreis (2; 3) ein im unbetätigten Zustand geöffnetes Sperrventil (23; 24) aufweist, welches mit seinem Eingang an den Radbremszylinder (5; 6) des zugeordneten Vorderrades (FL; FR) und an den Ausgang des zugeordneten Einlaßventiles (19; 20) anschließt und welches mit seinem Ausgang an den Radbremszylinder (4; 7) des zugeordneten Hinterrades (RR; RL) anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Sperrventils (23; 24) mit dem Eingang des zugeordneten Auslaßventils (21; 22) verbunden ist.
2. Die Fahrzeugbremsanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir ein druckloser Bremsflüssigkeitsbehälter (17) ist.
3. Die Fahrzeugbremsanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reservoir durch mit den jeweiligen Bremskreisen (2; 3) verbundene Speicherkammern (25; 26) gebildet wird.
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