DE4203671A1 - Hydraulische bremsanlage mit schlupfregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bekannten Bremsanlagen dieser Art, z. B. DE-OS 33 23 402, wird mit Hilfe von elektromagnetisch betätigbaren Ein­ laß- und Auslaßventilen der Bremsdruck in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten beeinflußt, um einerseits ein blockie­ ren der Räder bei übermäßiger Bremsenbetätigung zu verhin­ dern und um andererseits die Bremskraftverteilung auf die Vorder- und Hinterräder der jeweiligen Bremssituation anzu­ passen. Durch Steuerung der Bremskraftverteilung lassen sich die Auswirkungen eines unterschiedlichen Beladungszustandes des Fahrzeuges und der statischen bzw. dynamischen Achslast­ verteilung beeinflussen. Zur Erhaltung der Fahrstabilität muß dabei stets sichergestellt sein, daß keinesfalls ein Blockieren der Hinterräder vor dem Blockieren der Vorderrä­ der einsetzt.

Zur Steuerung der Bremskraftverteilung sind nach der vorge­ nannten DE-OS in die Hauptbremsleitungen, die zu den Hinter­ rädern führen, in der Ruhestellung sperrende Mehrwegeventile als Einlaßventile eingefügt. Die zu den Vorderrädern führen­ den Einlaßventile sind dagegen in ihrer Ruhestellung für den Durchfluß von Druckmittel offen. Durch getaktetes Ansteuern der Ventile wird erreicht, daß sich an den Hinterrädern ein Bremsschlupf einstellt, der stets kleiner ist als an den Vorderrädern. Auf diese Weise soll ein hoher Beitrag der Hinterräder zur Abbremsung erreicht und gleichzeitig eine Überbremsung der Hinterräder verhindert werden.

Nach dieser Offenlegungsschrift werden die Einlaß- und die Auslaßventile, die Radsensoren, die Auswerteelektronik und das Hilfsdruckversorgungssystem sowohl zur Steuerung der Bremskraftverteilung als auch zur Blockierschutzregelung verwendet, mit dem Nachteil, daß bei einer Funktionsstörung in der die Ventile der Hinterachsbremse aktivierenden Elek­ trik oder Elektronik keinerlei Bremsenwirkung an der Hinter­ achse zustande kommt.

Hingegen ist aus der DE-OS 37 42 173 eine schlupfgeregelte Bremsanlage bekannt, die abweichend von der zuvor erläuter­ ten Bremsanlage jeweils an der Hinterradbremse in der Grund­ stellung geöffnete Einlaßventile sowie geschlossene Auslaß­ ventile aufweist. Ferner ist zur Vermeidung einer Überbrem­ sung der Hinterachse den vorgenannten Ventilen ein Brems­ kraftregler vorgeschaltet, der während der Normalbremsung für die Einhaltung einer kennlinienbezogenen Bremskraftver­ teilung sorgt. Während der Blockierschutzregelung gelangt von der Hilfsdruckpumpe gefördertes Druckmittel ungehindert durch ein parallel zum Bremskraftregler geschaltetes weite­ res Elektromagnetventil zu den in der Grundstellung elektro­ magnetisch stromlos offenen Einlaßventilen der Hinterachs­ bremse. Die eigentliche Bremsdruckregelung an der Hinter­ achse erfolgt sodann in Abhängigkeit der von der Steuer- und Regelelektronik erfaßten Bremsschlupfsignale. Dies kann je­ doch zu dem Nachteil führen, daß bei einer etwaigen Fehl­ funktion innerhalb der die Einlaß- und Auslaßventile steuernden Elektrik bzw. im Falle einer Fehlfunktion der Steuerelektronik eine Überbremsung der Hinterachse erfolgt.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Brems­ anlage mit Schlupfregelung zu schaffen, die sich durch ein­ fache, kostengünstige und im besonderen durch funktions­ sichere Komponenten auszeichnet, um beim Auftreten etwaiger elektrischer oder elektronischer Störungen einen völligen Ausfall oder eine Überbremsung der Hinterachsbremsen zu ver­ hindern.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die den Patent­ anspruch 1 kennzeichnenden Merkmale gelöst, wonach in Reihe­ schaltung zum in der Grundstellung elektromagnetisch strom­ los offenen Einlaßventil der Hinterachsbremse in die Haupt­ druckleitung ein in der Grundstellung elektromagnetisch stromlos geschlossenes Schaltventil eingefügt ist, welches einen bremsdruckabhängigen steuerbaren Bypass aufweist.

Damit ist gewährleistet, daß unabhängig vom Funktionszustand der Steuer- und Regelelektronik sowie der zugeordneten Peri­ pherie unter allen Betriebszuständen der Bremsanlage jeder­ zeit auf einfache Weise eine die Fahrstabilität unbeein­ trächtigende Bremsdrucksteuerung in der Hinterachsbremse sichergestellt ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgezeigten Maßnahmen sind zweckmäßige Ausbildungen der Erfindung angegeben, die im Zu­ sammenhang mit den weiteren Merkmalen und Vorteilen der Er­ findung nachfolgend anhand mehrerer Zeichnungen näher darge­ stellt und erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Hydraulikschaltplan zur Druckmittelversorgung einer Hinterradbremse,

Fig. 2 eine erste Variante zur Gestaltung des in die Hauptdruckleitung der Bremsanlage eingefügten Funk­ tionsblocks,

Fig. 3 eine weitere Variante des in Fig. 1 skizzierten Funktionsblocks,

Fig. 4 mehrere Bremskraftverteilungskennlinien zum Zwecke der Erläuterung des aus Fig. 3 bekannten Funk­ tionsblocks.

Die Fig. 1 zeigt in vereinfachter Darstellung einen pedal­ betätigbaren Hauptzylinder 12, an dem eine zu einer Hinter­ radbremse HA führende Hauptdruckleitung 2 angeschlossen ist, die ein in Grundstellung stromlos offenes elektromagneti­ sches Einlaßventil 1 sowie parallel dazu ein in Richtung des Hauptzylinders 12 öffnendes Rückschlagventil 13 aufweist. Weiterhin befindet sich in einer parallel zum Einlaßventil 1 angeordneten Druckmittelleitung ein in der Grundstellung elektromagnetisch geschlossenes Auslaßventil 6 sowie ein hierzu in Strömungsrichtung dem Auslaßventil 6 nachgeschal­ tetes Reservoir 14, das über eine Hilfsdruckleitung 15 eine Hilfsdruckpumpe 16 mit Druckmittel versorgt. Die Hilfsdruck­ leitung 15 ist zwischen dem Hauptzylinder 12 und dem Einlaß­ ventil 1 an die Hauptdruckleitung 2 angeschlossen, während das Auslaßventil 6 zwischen dem Einlaßventil 1 und der Hin­ terradbremse HA an die Hauptdruckleitung 2 angeschlossen ist.

Über diesen bereits hinreichend bekannten Grundaufbau des für eine Hinterradbremse erforderlichen Bremskreises weist dieser exemplarisch zwischen dem Einlaßventil 1 und der Hin­ terradbremse HA angeordnet ein zusätzliches als Funktions­ block F dargestelltes bauliches Merkmal auf. Dieser soge­ nannte Funktionsblock F kann prinzipiell an jeder geeigneten Stelle der Hauptdruckleitung 2 in Reiheschaltung vor oder hinter dem Einlaßventil 1 positioniert sein, ohne daß sich hierdurch Nachteile für den Betrieb der Anlage ergeben. Fer­ ner zeigt die Fig. 1 einen an der Hauptdruckleitung 2 ange­ schlossenen Bremsdruckschalter 11 sowie einen dem Hauptzy­ linder 12 zugeordneten Pedalwegschalter 10.

Hinsichtlich der Aufgabenstellung und Funktion aller genann­ ten Elemente wird zunächst auf die Beschreibung des Funk­ tionsblocks F gemäß Fig. 2 und 3 Bezug genommen.

Die Fig. 2 zeigt eine konkrete Ausführung zum Schaltungs­ aufbau des in Fig. 1 stilisierten Funktionsblocks F. Der Funktionsblock F weist ein in die Hauptdruckleitung 2 einge­ fügtes und als 2/2-Wegeventil ausgeführtes Schaltventil 3 auf. Dazu befindet sich in einem ersten parallelen Schalt­ kreis ein in Richtung der Hinterradbremse HA öffnendes Über­ druckventil 7 und in einem weiteren parallelen Schaltkreis ein in Richtung der Hinterradbremse HA sperrendes Rück­ schlagventil 8. Das Überdruckventil 7 übernimmt eine Sicher­ heitsfunktion, indem bei permanent gesperrtem Schaltventil 3 infolge der Bremsenbetätigung und damit beim Erreichen des Ventilöffnungsdruckes der Bremsdruck zur Hinterachsbremse HA gelangen kann. Das Rückschlagventil 8 gewährleistet das Lüf­ ten der Hinterradbremse HA in der Bremslösestellung.

In Anlehnung an Fig. 2 wird in Fig. 3 auf die alternative Anordnung eines zum Schaltventil 3 parallel geschalteten konventionellen und damit bekannten Bremsdruckbegrenzer bzw. Bremsdruckminderer 9 verwiesen, der lediglich in Fig. 3 durch ein Blocksymbol gekennzeichnet ist.

Die Fig. 4 zeigt unter Bezug auf den Schaltungsaufbau des Funktionsblocks F nach Fig. 2, die Kennlinien der Brems­ kraftverteilung zwischen Vorderrad- und Hinterradbremse. Hierzu gibt die Abszisse des Diagramms den Vorderradbrems­ druck Pva und die Ordinate den Hinterradbremsdruck Pha an. Ohne Minderung des Bremsdrucks verläuft die Kennlinie A linear ansteigend. Dies entspräche einer proportionalen Bremsdruckeinspeisung in den Vorderrad- und Hinterradbrem­ sen. Das Schaltventil 3 befände sich gemäß dieser Kennlinie A elektromagnetisch in Offenstellung, während das Überdruck­ ventil 7 bzw. der Bremsdruckminderer oder Bremsdruckbegren­ zer 9 wirkungslos verharren würde.

Die Kennlinie B zeigt den Druckverlauf des aus Fig. 2 be­ kannten Überdruckventils 7. Erst beim Erreichen des dem Ven­ tilöffnungsdruck Po entsprechenden Kennlinienknickpunktes folgt linear zum Vorderradbremsdruck Pva eine um den Be­ triebsdruck des Überdruckventils 7 geminderte Nachführung des in der Hinterradbremse eingespeisten Hinterradbrems­ druckes Pha. Dies setzt voraus, daß das Schaltventil 3 in­ folge einer Funktionsstörung wirkungslos in Sperrstellung verbleibt. Ferner befinden sich im Diagramm die Kennlinien CD für den idealen Druckanstieg bei beladenem und leerem Fahrzeug, die jedoch für die Erläuterung der Erfindung von untergeordneter Bedeutung sind und daher nicht weiter erör­ tert werden.

Nachfolgend wird unter Bezug auf die vorangegangene Be­ schreibung zusammenfassend die Funktion der Bremsanlage an­ gegeben.

Funktionsweise

Bei Normalbremsung im Bereich kleiner, zulässiger Schlupf­ werte gelangt vom Hauptzylinder 12 in die Hauptdruckleitung 2 fußkraftproportional eingespeistes Druckmittel über das in der Grundstellung offene Einlaßventil 1 zum Schaltventil 3. Zum Anlegen der Hinterradbremse HA befindet sich das Schalt­ ventil 3 in der elektromagnetisch erregten offenen Schalt­ stellung. Dies setzt voraus, daß im Rahmen der innerhalb der Steuer- und Regelelektronik 5 vollzogene Selbstdiagnose kei­ nerlei Fehlermeldung registriert ist. Als weitere den Brem­ seneingriff erfassende Größe steht der Steuer- und Regel­ elektronik 5 beispielsweise ein mittels Druck- bzw. Pedal­ wegschalter 10, 11 ermitteltes Signal zur Verfügung, so daß durch die entsprechenden logischen Operationen innerhalb der Steuer- und Regelelektronik 5 das Schaltventil 3 in Offen­ stellung verharrt.

Werden beispielsweise im Rahmen einer Plausibilitätsprüfung in einem Mikroprozessor der Steuer- und Regelelektronik 5 Fehler geortet, so verharrt das Schaltventil 3 deaktiviert, wodurch erst beim Erreichen des Öffnungsdruckes des in Fig. 2 gezeigten Überdruckventils 7 eine Bremsdrucksteuerung der Hinterradbremse HA analog zum bereits in Fig. 4 beschriebe­ nen Kennlinienverlauf erfolgt.

Setzt auf Grund unzulässiger Schlupfwerte die Bremsdruckmo­ dulation ein, so werden auf an sich bekannte Weise die Druckhalte-, Druckabbau-, sowie Druckaufbauphasen durch ent­ sprechende von der Steuer- und Regelelektronik 5 ausgelöste Stellsignale der Einlaß- und Auslaßventile 1, 6 vollzogen. Im konkreten Fall wäre somit bei einem Anzeichen einer Über­ bremsung des Hinterrades das Einlaßventil 1 elektromagne­ tisch zu schließen (Druckhaltephase) und bei Bedarf das Aus­ laßventil 6 zu öffnen (Druckabbauphase). Da jedoch bei einer Funktionsstörung im Hinterachsbremskreis, beispielsweise des in der Grundstellung permanent offenen Einlaßventils, des permanent geschlossenen Auslaßventils, in der Elektrik oder innerhalb der Steuer- und Regelelektronik 5 zwangsläufig durch den nachgeschalteten Funktionsblock F und damit über das Schaltventil 3 der Zustrom von ungeregeltem Druckmittel zur Hinterradbremse verhindert wird, so regelt zwangsläufig jeweils das parallel zum Schaltventil 3 befindliche druckab­ hängige Ventil (Überdruckventil 7, Bremsdruckminderer bzw. Bremsdruckbegrenzer 9) den Hinterradbremsdruck. Damit ist sichergestellt, daß unabhängig von der Funktionsfähigkeit einzelner ABS-/ASR-Komponenten jederzeit geregelter Brems­ druck zur Hinterradbremse gelangt, wodurch die Fahrstabili­ tät des Fahrzeugs unbeeinträchtigt bleibt.

Als Entscheidungshilfen für die Ansteuerung des Schaltven­ tils 3 eignen sich vorteilhafterweise alle zum Startverhal­ ten des Kraftfahrzeugs vorliegenden elektrischen und elek­ tronischen Signale, so z. B. die der Startvorrichtung, der Motorzünd- und Einspritzvorrichtung usw., womit unter der Voraussetzung eines störungsfreien Betriebs der ABS-/ASR- Steuer- und Regelelektronik 5 normalerweise das Schaltventil 3 eine permanente elektromagnetische Offenstel­ lung einnehmen kann, die auch während der Schlupfregelung erhalten bleibt.

Alternativ erweist es sich als ökonomisch sinnvoll, das Schaltventil 3 jeweils nur bei Bremsenbetätigung zu aktivie­ ren. Dies kann - wie eingangs bereits erwähnt - durch die die Bremsenbetätigung signalisierenden Einrichtungen, bei­ spielsweise mittels dem Pedalwegschalter 10 und/oder Druck­ schalter 11 geschehen. Unter der Voraussetzung einer unein­ geschränkt funktionsfähigen Steuer- und Regelelektronik 5 führen alle zuvor beschriebenen Maßnahmen zu einem Sicher­ heitskonzept, das unter allen Betriebszuständen ein Blockie­ ren der Hinterradbremsen verhindert, wobei auf der Basis ei­ ner Steuerung der Vorderachs- und Hinterachsbremskraftver­ teilung durch vorhandene ABS-/ASR-Ventile auf die Verwendung aufwendiger mechanischer Bremskraftregler verzichtet werden kann.

Bezugszeichenliste

 1 Einlaßventil
 2 Hauptdruckleitung
 3 Schaltventil
 4 Bypass
 5 Steuer- und Regelelektronik
 6 Auslaßventil
 7 Überdruckventil
 8 Rückschlagventil
 9 Bremsdruckminderer, Druckbegrenzungsventil
10 Pedalwegschalter
11 Bremsdruckschalter
12 Hauptzylinder
13 Rückschlagventil
14 Reservoir
15 Hilfsdruckleitung
F Funktionsblock
HA Hinterradbremse
A, B, C, D Kennlinien

Claims (11)

1. Hydraulische Bremsanlage mit Schlupfregelung, mit einem pedalbetätigbaren, vorzugsweise hilfskraftunterstützten Hauptzylinder, an den zumindest über eine Hauptdrucklei­ tung eine Vorder- und Hinterradbremse eines Kraftfahr­ zeugs angeschlossen sind, mit einer an einer Hilfsdruck­ leitung angeschlossenen hydraulischen Hilfsdruckpumpe, die Druckmittel aus einem Reservoir entnimmt und dieses den Radbremsen zuführt, sowie mit Radsensoren und einer Steuer- und Regelelektronik zur Ermittlung des Raddreh­ verhaltens und zur Erzeugung von elektrischen Brems­ drucksteuersignalen, die zur Schlupfregelung die in die Druckmittelleitung eingefügten, elektromagnetisch betä­ tigbaren Einlaßventile und Auslaßventile steuern, da­ durch gekennzeichnet, daß in Reiheschaltung zum Einlaßventil (1) der Hinterradbremse (HA) in die Hauptdruckleitung (2) ein in der Grundstellung elektro­ magnetisch stromlos geschlossenes Schaltventil (3) ein­ gefügt ist, das einen steuerbaren Bypass (4) aufweist.

2. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schaltventil (3) abhän­ gig von der durch die Steuer- und Regelelektronik (5) aktivierbaren Stellung des jeweils zur Hinterradbremse (HA) zugehörigen Einlaßventils (1) betätigbar ist.

3. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltventil (3) als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist.

4. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schaltventil (3) abhän­ gig von der durch die Steuer- und Regelelektronik (5) überwachten Funktionsfähigkeit des jeweils zur Hinter­ radbremse (HA) zugehörige Auslaßventils (6) betätigbar ist.

5. Hydraulische Bremsanlage nach mindestens einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Bypass (4) des Schaltventils (3) aus der Parallelanordnung eines Überdruckventils (7) sowie eines in Richtung der Hinterradbremse (HA) sperrenden Rück­ schlagventils (8) gebildet ist.

6. Hydraulische Bremsanlage nach mindestens einem der vor­ hergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß parallel zum Schaltventil (3) ein Druckminder- oder Druckbegrenzungsventil (9) angeordnet ist.

7. Hydraulische Bremsanlage nach mindestens einem der vor­ hergehenden Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die jeweils parallel dem Schaltven­ til (3) zugeordneten Ventile (7, 8, 9) zu einem Funk­ tionsblock (F) vereinigt sind.

8. Hydraulische Bremsanlage nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Funktionsblock (F) stromabwärts in der Hauptdruckleitung (2) vor oder hin­ ter einem aus Einlaßventilen und Auslaßventilen (1, 6) gebildeten Ventilblock angeordnet ist.

9. Hydraulische Bremsanlage nach mindestens einem der vor­ hergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Bremsdruck- und/oder Pedalweg­ schalter (10, 11) installiert ist und daß bei funktions­ fähiger Steuer- und Regelelektronik (5) in Abhängigkeit von den Signalen der vorgenannten Schaltungseinrichtung (10, 11) das Schaltventil (3) eine hydraulische Offen­ stellung aufweist.

10. Hydraulische Bremsanlage nach mindestens einem der vor­ hergehenden Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei funktionsfähiger Steuer- und Regelelektronik (5) und Auslösen des Startvorganges des Kraftfahrzeuges das Schaltventil (3) permanent elektro­ magnetisch erregt ist.

11. Hydraulische Bremsanlage nach mindestens einem der vor­ hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß beim Erkennen von Fehlersignalen in einem des zur Steuer- und Regelelektronik (5) zugehörigen Mikro­ prozessors das Schaltventil (3) in einer elektromagne­ tisch stromlosen Sperrstellung verharrt.