DE4223602C2 - Bremsanlage mit Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage mit Blockier­ schutz- (ABS) und Antriebsschlupfregelung (ASR), die einen Hauptzylinder aufweist, an den die Radbremsen der geregelten Räder über einen oder mehrere geschlossene Druckmittelkreise angeschlossen sind, mit elektrisch betätigbaren Mehrwegeventi­ len zur Modulation des Bremsdruckes in den Radbremsen der ge­ regelten Räder, mit einer oder mehreren Hydraulikpumpen zur Hilfsdruckerzeugung während eines Regelungsvorgangs und mit einem oder mehreren Niederdruckspeichern zur Aufnahme von Druckmittel in den Druckabbauphasen, mit Radsensoren zur Er­ mittlung des Raddrehverhaltens und mit einer Schaltungsanord­ nung zur Verarbeitung der Radsensorsignale und zur Erzeugung von Bremsdrucksteuersignalen, die den Mehrwegeventilen und der bzw. den Hydraulikpumpen zugeführt werden.

Bei hydraulischen Bremsanlagen dieser Art wird der Bremsdruck mit Hilfe sogenannter Einlaß- und Auslaßventile gesteuert. Während einer Blockierschutzregelung wird zum Druckabbau das Auslaßventil, das im Ruhezustand sperrt, angesteuert und da­ durch ein Druckmittelabfluß zu einem Niederdruckspeicher er­ möglicht. Gleichzeitig wird die Hydraulikpumpe eingeschaltet, die das über das Auslaßventil abgeleitete und das im Nieder­ druckspeicher gesammelte Druckmittel in die Arbeitskammer des Hauptzylinders zurückfördert. Bei einem Antriebsschlupfrege­ lungsvorgang wird der Rückflußweg zum Hauptzylinder durch ein Trennventil unterbrochen, so daß nun mit Hilfe der Hydraulikpumpe Bremsdruck aufgebaut und in die angetriebenen Räder ein­ gesteuert werden kann.

Schließt sich bei einem solchen hydraulischen System unmittel­ bar an einen Antriebsschlupfregelungsvorgang ein ABS-Rege­ lungsvorgang an, besteht die Gefahr einer Schädigung des Hauptzylinders. Durch den vorangegangenen ASR-Vorgang, bei dem die Kolben des (nicht betätigten) Hauptzylinders in ihrer Aus­ gangsstellung bleiben, befindet sich mehr Volumen in den Rad­ bremsen als dies der Position der Hauptzylinderkolben im nor­ malen Betätigungsfall entspricht. Beim Zurückfördern des in der Bremse enthaltenen Druckmittelvolumens im Verlauf des sich unmittelbar anschließenden ABS-Regelungsvorgangs besteht daher die Gefahr, daß die sogenannten Schnüffellöcher des Hauptzy­ linders unter Druck überfahren werden. Dies kann Schäden an den aus Gummi oder Kunststoff bestehenden Manschetten zur Fol­ ge haben. Die gleiche Beschädigungsgefahr gilt auch für Gum­ mi-Zentralventile, mit denen das aus Schnüffelloch und Man­ schette bestehende Ventil ersetzt werden kann. Um solche Be­ schädigungen zu vermeiden, ist es bekannt, Stahl-Zentralven­ tile zu verwenden. Diese sind jedoch vergleichsweise teuer.

Eine Bremsanlage der eingangs genannten Art ist aus der DE 40 09 640 C1 bekannt. Bei dieser Anlage wird der Füllstand des Niederdruckspeichers mit Sensoren überwacht. Nach Ab­ schluss einer ASR-Regelungsphase wird die Entladung des an die Radbremsen der angetriebenen Fahrzeugräder angeschlossenen Niederdruckspeichers dadurch erreicht, daß im Anschluß an den ASR-Regelungsvorgang die Rückförderpumpe für eine bestimmte Zeitspanne angeschaltet bleibt und die ASR-Trennventile in ih­ rer Sperrstellung gehalten werden.

Des weiteren sind aus der DE 38 09 099 A1 und aus der DE 38 18 260 A1 bereits Bremsanlagen mit ABS- und ASR-Regelung bekannt, bei denen zur Ermittlung von Regelungsgroßen auch Druckmittelvolumenmodelle bzw. Druckmodelle verwendet werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgage zugrunde, ein zu weites Zurückstellen des Hauptzylinderkolbens in der vorgenannten Si­ tuation, d. h. beim unmittelbaren Anschluß einer ABS-Regelung an einen ASR-Regelungsvorgang, zu verhindern, und zwar ohne Erhöhung des Herstellungsaufwandes.

Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe bei einer Bremsanlage der eingangs genannten Art durch eine Weiterbildung gelöst werden kann, die darin besteht, daß Schaltkreise vorhanden sind, die durch Speichern und Auswerten der Ventil- und Pum­ pen-Steuersignale ein Druckmittelvolumen- oder Druckmodell bilden, das näherungsweise den momentanen Füllstand der Nie­ derdruckspeicher und/oder die momentane Position der Kolben im Hauptzylinder wiedergibt, und die bei einem ABS-Rege­ lungsvorgang im Anschluß an einen ASR-Vorgang die Betätigung bzw. das Öffnen der Druckabbauventile und/oder das Einschal­ ten der Hydraulikpumpe(n) verhindern oder verzögern.

Die erwünschte Verbesserung wird also erfindungsgemäß allein durch Änderung der Regelungsschaltung bzw. der Programmie­ rung erreicht, wobei in seltenen Fällen ein Blockieren eines Rades durch den verzögerten Druckabbau in Kauf genommen wird. In dieser Situation wird dem Schutz der Manschette oder des Gummi-Zentralventils Vorrang eingeräumt. Es handelt sich um Situationen, in denen das kurzzeitige Blockieren ak­ zeptiert werden kann, weil z. B. die Fahrzeuggeschwindigkeit sehr gering ist.

Das Einschalten der Hydraulikpumpe(n) oder das Öffnen der Druckabbauventile wird zweckmäßigerweise um eine fest vorge­ gebene Zeitspanne verzögert. Es ist auch möglich, die Verzö­ gerung in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit zu variieren.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin, daß unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes der Fahrzeuggeschwindigkeit das Öffnen der Druckabbauventile und/oder das Einschalten der Hydraulikpumpen erst zugelassen wird, wenn nach der Antriebsschlupfregelung ein Lösen der Radbremsen erfolgt ist. Unterhalb eines Grenzwertes der Fahrzeuggeschwindigkeit im Bereich zwischen 20 und 30 km/h kann ein Blockieren eines Rades in Kauf genommen werden.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbei­ spiels anhand der beigefügten Abbildung hervor.

Diese Abbildung gibt die wesentlichen Komponenten einer Bremsanlage wieder, die sowohl mit Blockierschutz- als auch mit Antriebsschlupfregelung ausgerüstet ist. Als Bremsdruck­ geber dient ein Tandem-Hauptzylinder 1 mit vorgeschaltetem Unterdruckverstärker 2. Dargestellt sind die hydraulischen Komponenten eines der beiden Bremskreise I. Der nicht darge­ stellte zweite Bremskreis II umfaßt die gleichen Komponenten und ist in gleicher Weise aufgebaut. An die beiden Brems­ kreise I, II sind jeweils die Radbremsen einer Diagonalen an­ geschlossen. Der Bremskreis I führt zu den Radbremsen 12, 13 an dem linken Vorderrad VL und dem rechten Hinterrad HR, Bremskreis II zu den beiden anderen Rädern. Es handelt sich hier um ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb.

Ein Druckmittelausgleichs- und Vorratsbehälter 3 ist eben­ falls angedeutet. Er ist über sogenannte Schnüffellöcher 4, 5 in bekannter Weise mit den Arbeitsräumen 4, 5 im Inneren des Tandem-Hauptzylinders 1 verbunden.

Das angetriebene Vorderrad VL ist über zwei SO-Ventile (stromlos offene Ventile) 6, 7 an den Hauptzylinder 1 ange­ schlossen. Das Ventil 6 dient als Einlaßventil, das Ventil 7 als Trennventil. Beiden Ventilen liegt jeweils ein Rück­ schlagventil 8, 9 parallel. Das Rückschlagventil 8 stellt den Druckabbau nach dem Lösen der Bremse sicher. Das Rückschlag­ ventil 9, das zu dem Trennventil 7 gehört, öffnet zur Rad­ bremse 12 hin; es öffnet, sobald der Druck im Hauptzylinder 1 über den Druck an der Druckseite einer Hydraulikpumpe 10, deren Funktion später beschrieben wird, ansteigt.

Die Radbremse 13 des nichtangetriebenen Hinterrades HR ist über ein Einlaßventil 11, das ebenfalls ein SO-Ventil ist, direkt an den Bremskreis I angeschlossen.

Die Radbremsen 12, 13 sind außerdem über jeweils ein Auslaß­ ventil 14, 15 mit der Saugseite der Hydraulikpumpe 10 verbun­ den. Als Auslaßventile dienen SG-Ventile (stromlos geschlos­ sene Ventile). Ein Niederdruckspeicher 16 ermöglicht auch dann einen schnellen Druckabbau bzw. Druckmittelabfluß über die Auslaßventile 14, 15, wenn die Hydraulikpumpe 10 in die­ ser Phase noch nicht angelaufen sein sollte. Zwei Rück­ schlagventile 17, 18, die zu der Hydraulikpumpe 10 gehören, legen die Fließrichtung des Druckmittels fest. Ein Elektro­ motor M dient zum Antrieb der Hydraulikpumpe 10. Im allge­ meinen sind an diesen Antriebsmotor M die Pumpen beider Bremskreise I, II angeschlossen; dies ist aus der Darstellung nicht erkennbar, weil nur die einzelnen Komponenten des Bremskreises I dargestellt sind.

Die Einlaß- und Auslaßventile 6, 11; 14, 15 und das Trennventil 7 sind hier als elektromagnetisch betätigbare 2/2-Ventile ausgebildet. Gesteuert werden diese Ventile durch die in ei­ nem elektronischen Regler 19 erzeugten Bremsdruck-Steuersi­ gnale. Die angedeuteten Ausgänge A führen zu den einzelnen elektrisch oder elektromagnetisch betätigbaren Ventilen 6, 7, 11, 14, 15 und zu einem Einschaltrelais m des Pumpenmotors M. Die Informationen über das Drehverhalten der einzelnen Räder werden mit Hilfe von Radsensoren 20, 21 gewonnen, die in dem elektronischen Regler 19 ausgewertet und verarbeitet werden. Schaltkreise 19' zur Bildung eines Druckmittelvolu­ men- oder Druckmodells und zur Verzögerung des Druckabbaus und/oder der Pumpeneinschaltung sind symbolisch als Bestand­ teil des Reglers 19 dargestellt.

Des weiteren ist der Auslaß der Druckabbau- oder Auslaßven­ tile 14, 15 und damit auch die Saugseite der Hydraulikpumpe 10 über ein hydraulisch gesteuertes 2/2-Wegeventil 22 mit dem Bremskreis I des Hauptzylinders 1 verbunden. In der Ru­ hestellung, d. h. solange die Bremse nicht betätigt wird und folglich kein Bremsdruck in der Arbeitskammer des Hauptzy­ linders 1 herrscht, ist das hydraulisch betätigte Ventil 22 auf Durchlaß geschaltet; der bei Bremsbetätigung entstehende Druck im Bremskreis I führt zur Umschaltung des Ventils in dessen Sperrstellung.

Schließlich ist noch ein Druckbegrenzungsventil 23 vorhan­ den, das im Antriebsschlupfregelmodus den von der Hydraulik­ pumpe 10 erzeugten Bremsdruck auf einen vorgegebenen Maxi­ malwert begrenzt.

Die Radbremse 13 des nichtangetriebenen Hinterrades HR ist direkt an den Hauptzylinder angeschlossen, weil während ei­ ner Antriebsschlupfregelungsphase Bremsdruck nur in das an­ getriebene Vorderrad eingesteuert wird. Durch das Trennven­ til 7 ist in der Antriebsschlupfregelphase die Verbindung des Vorderrades VL zum Hauptzylinder 1 und auch die hydraulische Verbindung zu dem zweiten Rad dieses Bremskreises I, nämlich zu dem Hinterrad HR, gesperrt.

Die dargestellten Ventilpositionen gelten für normale, d. h. ungeregelte Bremsvorgänge. Lediglich das hydraulisch gesteu­ erte Ventil 22 wird bei Bremsbetätigung in seine Sperrstel­ lung umgeschaltet. Die Hydraulikpumpe 10 ist im Stillstand, der Hilfsdruck folglich null.

Während einer Antriebsschlupfregelung wird durch Ansteuerung der Einlaßventile 6, 11 und der Auslaßventile 14, 15 der Bremsdruck begrenzt und erforderlichenfalls abgebaut. Gleichzeitig wird die Hydraulikpumpe 10 in Funktion gesetzt. Sie fördert das über die Auslaßventile 14, 15 abgeleitete Vo­ lumen über den Niederdruckspeicher 16 oder direkt in den Bremskreis I bzw. in den Hauptzylinder 1 und - in der Druck-Wiederaufbauphase - in die Radbremsen 12, 13 zurück.

Während einer Antriebsschlupfregelung wird der erforderliche Bremsdruck ausschließlich mit Hilfe der Hydraulikpumpe 10 erzeugt. Das Trennventil 7 sperrt den Druckmittelweg von der Druckseite der Pumpe 10 zu dem Hauptzylinder 1. Über das hy­ draulisch betätigbare Ventil 22 kann Druckmittel aus dem Hauptzylinder angesaugt werden.

Das zu weite Zurückstellen der Kolben im Hauptzylinder 1, das zu der vorgenannten Beschädigung der Manschetten oder der Gummi-Zentralventile führen kann, tritt auf, wenn unmit­ telbar im Anschluß an einen Antriebsschlupfregelungsvorgang die Bremse so stark betätigt wird, daß die Blockierschutzre­ gelung einsetzt. In dieser Situation befindet sich infolge der Pumpeneinschaltung während der Antriebsschlupfregelung mehr Volumen in den Radbremsen als dies der Position der Hauptzylinderkolben im normalen Betätigungsfall entspricht. Beim Zurückfördern des in der Radbremse enthaltenen Volumens im Verlauf einer jetzt auftretenden ABS-Regelung werden die Hauptzylinderkolben noch weiter zurückgefahren. Die Schnüf­ fellöcher 4', 5' werden dadurch unter Druck überfahren, so daß nun das Gummi der Manschette in die Schnüffellöcher hineingedrückt wird. Dadurch und den anschließenden Vorschub der Kolben kommt es zu örtlichen Beschädigungen der Man­ schette. Ähnliches ergibt sich bei Verwendung von Gummi-Zen­ tralventilen anstelle der Manschetten-Schnüffelloch-Ventil­ einrichtungen.

In dieser Situation wird nun jedoch durch die erfindungsge­ mäßen Schaltungskreise 19' beim Einsetzen der Antiblockier­ regelung das Einschaltender Hydraulikpumpe 10 und/oder die Ansteuerung der Auslaßventile 14, 15 gesperrt oder verzögert. Durch diese einfache Maßnahme wird die zu weite Zurückstel­ lung der Hauptzylinderkolben und damit die Gefahr einer Be­ schädigung der Manschetten überwunden.

Die Begrenzung oder Verzögerung des Druckabbaues durch Sper­ ren der Auslaßventil-Betätigung und/oder des Anlaufs der Hy­ draulikpumpe 10 ist erfindungsgemäß abhängig von einem Druckmittelvolumen- oder Druckmodell. Dieses Modell wird mit Hilfe des elektronischen Reglers 19 gebildet. Dieser Regler enthält im allgemeinen Microcomputer und andere elektroni­ sche Schaltkreise zur Auswertung der mit den Radsensoren 20, 21 gewonnenen Informationen und zur Erzeugung der ent­ sprechenden Bremsdrucksteuersignale. Das Druckmittelvolu­ men- oder Druckmodell, das anzeigt, wann die Hydraulikpumpe ohne Gefahr für die Manschetten oder Gummi-Zentralventile eingeschaltet und der Druckabbau zugelassen werden kann, wird ebenfalls in dem elektronischen Regler 19 - symboli­ siert durch den Schaltungsteil 19' - durch Ermittlung der Betätigungszeiten der Einlaßventile 6, 11, der Auslaßventile 14, 15 und der Einschaltzeiten der Hydraulikpumpe 10 gewon­ nen. Es genügen Näherungswerte, weil lediglich sicherge­ stellt sein muß, daß die Kolben 24, 25 im Hauptzylinder 1 in der geschilderten kritischen Situation nicht zu weit zurück­ gestellt werden. Das Druckmodell gibt näherungsweise die mo­ mentane Verteilung des Druckmittels in dem geschlossenen Druckmittelkreis wieder. Beispielsweise kann die Blockier­ schutzregelung ungehindert zugelassen werden, wenn der Nie­ derdruckspeicher 16 zumindest teilweise erfüllt ist.

Zum Schutz der Manschetten oder der Gummi-Zentralventile ge­ nügt im allgemeinen eine nur geringfügige Einschränkung der ABS-Regelung, da bereits nach einem ersten Lösen der Bremse im Anschluß an die Antriebsschlupfregelung die Gefahr eines zu weiten Zurückstellens der Kolben überwunden ist.

Treten die beschriebenen, für die Manschetten gefährlichen Situationen bei niedriger Fahrzeuggeschwindigkeit auf, was statistisch relativ häufig ist, kann der Pumpenanlauf und/oder die Auslaßventil-Ansteuerung vollständig entfallen bzw. auf einen Zeitpunkt nach dem Lösen der Bremse verscho­ ben werden, weil bei solch geringen Geschwindigkeiten, unter z. B. 20 km/h, ein kurzzeitiges Blockieren der Räder zugelas­ sen werden kann.

Erfindungsgemäß wird also durch eine sehr einfache Maßnahme ein wirksamer Schutz für die Manschette oder für das Gummi-Zentralventil erreicht.

Claims (4)

1. Bremsanlage mit Blockierschutz- (ABS) und Antriebsschlupf­ regelung (ASR), die einen Hauptzylinder aufweist, an den die Radbremsen der geregelten Räder über einen oder meh­ rere geschlossene Druckmittelkreise angeschlossen sind, mit elektrisch betätigbaren Mehrwegeventilen zur Modula­ tion des Bremsdruckes in den Radbremsen der geregelten Räder, mit einer oder mehreren Hydraulikpumpen zur Hilfs­ druckerzeugung während eines Regelungsvorgangs und mit einem oder mehreren Niederdruckspeichern zur Aufnahme von Druckmittel in den Druckabbauphasen, mit Radsensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und mit einer Schal­ tungsanordnung zur Verarbeitung der Radsensorsignale und zur Erzeugung von Bremsdrucksteuersignalen, die den Mehr­ wegeventilen und der bzw. den Hydraulikpumpen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltkreise (19') vorhanden sind, die durch Speichern und Auswerten der Ventil- und Pumpen-Steuersignale ein Druckmittelvolumen- oder Druckmodell bilden, das nähe­ rungsweise den momentanen Füllstand der Niederdruckspei­ cher (10) und/oder die momentane Position der Kolben (24, 25) im Hauptzylinder (1) wiedergibt, und die bei ei­ nem ABS-Regelungsvorgang im Anschluß an einen ASR-Vorgang die Betätigung bzw. das Öffnen der Druckabbauventile (14, 15) und/oder das Einschalten der Hydraulikpumpe(n) verhindern oder verzögern.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen der Druckabbauventile (14, 15) und/oder das Einschalten der Hydraulikpumpe(n) (10) um eine fest vorgegebene oder von der Fahrzeugge­ schwindigkeit abhängige Zeitspanne verzögert wird.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes ein Bremsdruck­ abbau durch Öffnen der Druckabbau-Ventile (14, 15) und/oder das Einschalten der Hydraulikpumpe(n) (10) bis zum erstmaligen Lösen der Radbremsen nach dem direkten ABS/ASR-Übergang verhindert wird.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der vorgegebene Grenzwert der Fahrzeuggeschwindigkeit im Bereich zwischen 20 und 30 km/h liegt.