WO1997048584A1 - Hydraulische kraftfahrzeugbremsanlage mit blockierschutzregelung und schaltungsanordnung für eine solche bremsanlage - Google Patents

Hydraulische kraftfahrzeugbremsanlage mit blockierschutzregelung und schaltungsanordnung für eine solche bremsanlage Download PDF

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WO1997048584A1
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brake
control
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wheel
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Hans-Jörg Feigel
Ronald Bayer
Johann Jungbecker
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Itt Manufacturing Enterprises, Inc.
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    • B60T8/885—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration with failure responsive means, i.e. means for detecting and indicating faulty operation of the speed responsive control means using electrical circuitry

Definitions

  • Hydraulic motor vehicle brake system with anti-lock control and circuit arrangement for such a brake system
  • the invention relates to a hydraulic motor vehicle brake system with electronic anti-lock control, with a pedal-operated brake pressure transmitter, with electrically actuable pressure medium inlet valves and outlet valves inserted into the pressure medium paths, with which the pressure medium inflow into the wheel brakes of the individual wheels and the pressure medium outflow into a pressure compensation tank the brake system can be controlled individually, with wheel sensors for determining the turning behavior of the wheels and with an electronic control circuit for evaluating the sensor signals, for recording the driving situation and for generating brake pressure control signals.
  • a circuit arrangement for a brake system with electronic anti-lock control also belongs to the invention.
  • Anti-lock braking systems or anti-lock braking systems are available in a wide range of types. Hydraulic systems in which the wheel brakes of the individual wheels on electrically operated hydraulic valves are connected to a multi-circuit brake pressure transmitter or master cylinder have proven particularly successful are connected. In the pressure medium path from the master cylinder to the wheel brake there is an inlet valve which is switched to passage in the basic position and which is switched over to locks in the constant maintenance or pressure reduction phase. A blocked in the rest position, switchable to passage outlet valve is located in a return line which leads from the wheel brake to the low pressure accumulator or - in the open systems - to the surge tank of the brake system. Depending on the system, a return pump (in closed systems) or a hydraulic pump delivering from the pressure expansion tank to the brake circuits (in open systems) is used to return the pressure medium derived in the pressure reduction phase.
  • ABS anti-lock braking systems
  • the object of the present invention is now to develop a pumpless ABS of this type which can be used without the pressure accumulator gets by and that, even in unfavorable situations, has the required high functional reliability.
  • a pumpless ABS is thus realized on the basis of an open system, which comprises one or more pedal travel sensors and which, by switching over to a safety control mode when certain conditions are present, enables and at the same time ensures a "completely" ABS control that the brake function is retained even under very unfavorable conditions.
  • a limit value for the pedal feed is determined as a function of the current driving (train) situation, the brake situation and the pedal travel, the switchover from the standard control mode to the safety rule being exceeded when this limit value is exceeded Mode.
  • the limit value is expediently specified as a function of the current vehicle deceleration, taking into account the volume absorption characteristic of the respective wheel brake.
  • SpGrenz S p g tart + Sp Reg> .
  • a circuit arrangement for a brake system of this type is specified in claims 10-17, which can in principle be used advantageously for pumpless ABS with low-pressure accumulator.
  • This circuit arrangement could also increase the functional reliability of an ABS equipped with a hydraulic pump, e.g. by ensuring the brake function in extremely unfavorable situations for which the auxiliary pressure supply or the hydraulic pump is not designed or is not sufficient.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the most important components of an anti-lock brake system according to the invention and 2 in the diagram the dependence of the pedal travel and the pedal limit values on the vehicle deceleration in a brake system according to FIG. 1.
  • the motor vehicle brake system consists of a brake pressure transmitter 1, which is designed here in the form of a tandem master cylinder 2 with an upstream, pedal-operated (pedal 7) vacuum booster 3.
  • the brake system also includes a surge tank 4 and a pedal travel sensor 5.
  • inlet valves EV bis in the rest position or basic position EV 4 .
  • exhaust valves AV j to AV 4 are the wheel brakes of the individual wheels VL, VR,
  • the brake system shown does not require an auxiliary pressure supply system or any hydraulic accumulators.
  • Each wheel VL, VR, HL, HR is equipped with a wheel sensor SI to S4, which in a known manner delivers a signal representing the turning behavior of the wheel to the inputs E of a control circuit 6.
  • This control circuit 6 symbolizes a hard-wired or - preferably - a program-controlled circuit arrangement based on microcontrollers, which processes the wheel signals supplied by the wheel sensors SI to S4 and generates brake pressure control signals by data processing. These are via outputs A. individual intake and exhaust valves EV 1 to EV 4 and AV 1 to AV 4 connected to the control circuit 6.
  • an "open" hydraulic system in which pressure reduction or pressure medium discharge into a pressure expansion tank is fundamentally possible without restriction.
  • a pedal travel sensor 5 is therefore necessary in order to be able to detect the maximum permissible pedal travel or the maintenance of a sufficient residual volume.
  • the displacement sensor 5 can advantageously be accommodated in a controller unit flanged to the master cylinder to avoid external cable routing.
  • the axial advance of the pedal linkage or a piston can be magnetically sensed with the aid of Hall sensors if such a displacement sensor is inserted into a corresponding recess in the wall of the master cylinder.
  • the brake pedal is operated by the driver with full foot force F.
  • the brake pressure rising due to the filling of the wheel brakes reaches the blocking pressure level.
  • the blocking tendency of the wheel in question is recognized from the wheel turning behavior and, via the control circuit 6 (FIG. 1), leads to the activation and blocking of the intake valve EV in question. If pressure reduction is required to restore wheel stability, additional Lent the associated exhaust valve AV for the calculated period of time or switched to passage.
  • ABS control which is expediently designed in such a way that it manages with the lowest possible volume throughput or volume outflow - of course without impairing the anti-lock control system.
  • the brake pedal movement during this braking process is detected and evaluated with the help of the displacement sensor 5; Expediently, the associated electronics are also accommodated in the control circuit 6.
  • the anti- lock control is switched from the standard control mode, in which a brake pressure reduction and re-increase is permitted in both the front and rear brakes, into a safety control mode.
  • this safety control mode only allows unhindered brake pressure build-up on the front wheels and brake pressure reduction on the rear wheels, as previously explained, in order to ensure that the braking effect and driving stability are brought about without or with at most very little pressure medium consumption.
  • the vehicle can only be braked with a slight deceleration b fZ due to the low coefficient of friction. Due to the low pressure, there is only relatively little brake fluid in the wheel brakes. A change to a roadway with a higher or maximum coefficient of friction (U h i gh ) can be expected at any time; in any case, this higher coefficient of friction should be wholly or at least one a large proportion can be used for the braking process without the maximum pedal travel S pmax being exceeded.
  • the control is therefore designed in such a way that with a relatively low vehicle deceleration b FZ - see FIG. 2 - the ABS control is not maintained until the maximum pedal position S pmax is reached. This is shown by the course of the curve S pGrenz as a function of the vehicle deceleration b h _ in FIG. 2.
  • the pedal position from which the ABS control is restricted when the coefficient of friction is low is S pG ⁇ . called enz .
  • the feed or pedal value limit value Spr ,,,.,!, According to FIG. 2 can be calculated as follows:
  • the feed or the pedal position when an anti-lock control system is used is designated S pStart .
  • a switch is made from the standard control mode to the safety control mode.
  • the control of the valves ensures that practically only brake pressure build-up on the front wheels and only brake pressure build-up on the rear wheels - apart from smaller corrective measures - is permitted or takes place.
  • the vehicle can only be braked according to the friction coefficients with a medium deceleration.
  • the wheel brakes are filled with brake fluid to different degrees.
  • a change to a higher or even maximum coefficient of friction on the side of the road where the coefficient of friction is currently low can be expected at any time.
  • the brake fluid volume required for this must be present in the master cylinder. According to the invention, no unrestricted ABS control up to the maximum feed S pmax is therefore permitted even in this driving situation.
  • the vehicle equipped with the brake system according to the invention is braked to a standstill with almost optimum deceleration while maintaining the steering ability and driving stability. If, as a result of a change to a higher coefficient of friction, the brake slip is clearly too low, the brake pressure on the front axle is increased further, but can no longer be reduced.
  • a feed limit value S pGrenz is then individually determined for each piston, which is decisive for the transition or the changeover from a standard control mode to a safety control mode.

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Abstract

Eine hydraulische Bremsanlage mit elektronischer Blockierschutzregelung enthält als wesentliche Bestandteile einen pedalbetätigten Bremsdruckgeber (1), elektrisch betätigbare Einlaß- und Auslaßventile (EV1 bis EV4, AV1 bis AV4), Radsensoren (S1 bis S4) und eine elektronische Regelschaltung (6). Der Bremsdruckgeber (1) ist mit einem oder mit mehreren Wegsensoren (5) zur direkten oder indirekten Erfassung des Pedalwegs (S) ausgerüstet. In Abhängigkeit von der aktuellen Fahrsituation, der Bremssituation und dem Pedalweg (S) wird die Blockierschutzregelung von einem Standard-Regel-Modus in einen Sicherheits-Regel-Modus, der im wesentlichen nur noch einen Bremsdruckaufbau an den Vorderrädern und einen Bremsdruckabbau an den Hinterrädern während eines Blockierschutz-Regelvorganges zuläßt, umgeschaltet. Es wird in Abhängigkeit von der Fahrsituation und der Bremssituation ein Grenzwert (SpGrenz) des Pedalvorschubs ermittelt, bei dessen Überschreiten die Umschaltung in den Sicherheits-Regel-Modus erfolgt.

Description

Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit Blockierschutzre¬ gelung und Schaltungsanordnung für eine solche Bremsanlage
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Kraftfahr¬ zeugbremsanlage mit elektronischer Blockierschutzregelung, mit einem pedalbetätigten Bremsdruckgeber, mit elektrisch betätigbaren, in den Druckmittelwegen eingefügten Druckmittel-Einlaßventilen und -Auslaßventilen, mit denen der Druckmittelzufluß in die Radbremsen der einzelnen Räder sowie der Druckmittelabfluß in einen Druckausgleichsbehälter der Bremsanlage individuell steuerbar sind, mit Radsensoren zur Ermittlung des Drehverhaltens der Räder sowie mit einer elektronischen Regelschaltung zur Auswertung der Sensor¬ signale, zur Erfassung der Fahrsituation und zur Erzeugung von Bremsdrucksteuersignalen.
Eine Schaltungsanordnung für eine Bremsanlage mit elektroni¬ scher Blockierschutzregelung gehört ebenfalls zur Erfindung.
Blockiergeschützte Bremsanlagen oder Antiblockiersysteme (ABS) gibt es in großer Typenvielfalt. Besonders bewährt ha¬ ben sich hydraulische Systeme, bei denen an einen mehrkrei- sigen Bremsdruckgeber oder Hauptzylinder die Radbremsen der einzelnen Räder über elektrisch betätigbare Hydraulikventile angeschlossen sind. Im Druckmittelweg vom Hauptzylinder zur Radbremse sitzt ein in der Grundstellung auf Durchlaß ge¬ schaltetes Einlaßventil, das in der Konstanthalte- oder Druckabbauphase auf Sperren umgeschaltet wird. Ein in der Ruhestellung gesperrtes, auf Durchlaß umschaltbares Ausla߬ ventil befindet sich in einer Rückflußleitung, die von der Radbremse zum Niederdruckspeicher oder - bei den offenen Systemen - zu dem Druckausgleichsbehälter der Bremsanlage führt. Zur Rückführung des in der Druckabbauphase abgeleite¬ ten Druckmittels wird je nach System eine Rückförderpumpe (bei geschlossenen Systemen) oder eine aus dem Druckaus¬ gleichsbehälter in die Bremskreise fördernde Hydraulikpumpe (bei offenen Systemen) verwendet.
Die Verringerung des Herstellungsaufwandes für solche Anti- blockiersysteme (ABS) durch Vereinfachung der Systeme und Komponenten, geschickten Aufbau der hydraulischen Bremskrei¬ se, durch Verzicht auf Komponenten und durch Übertragung von Funktionen auf die zugehörige Elektronik ist seit langem Gegenstand intensiver Entwicklung. Diesen Bemühungen sind grundsätzlich dadurch Grenzen gesetzt, daß von einer Brems¬ anlage auch unter ungünstigen, selten auftretenden Umstän¬ den äußerst hohe Zuverlässigkeit erwartet wird. Eine "Er¬ schöpfung" des für ein effektives Bremsen erforderlichen Druckmittelvolumens - als Folge von häufigem, lange andau¬ erndem Druckabbaus auf glatter Fahrbahn oder von schnell sich ändernden Fahrbahnbedingungen - muß natürlich vermieden werden, um die Bremsenfunktion aufrechtzuerhalten.
Ein wichtiger Kostenfaktor solcher Antiblockiersysteme stellt die Hydraulikpumpe mit dem zugehörigen elektromotori¬ schen Antrieb dar. Es wurde daher bereits vorgeschlagen, ein pumpenloses ABS zu verwirklichen. Ein Beispiel hierfür ist die aus der DE 31 09 372 AI bekannte Bremsanlage, die vor¬ sieht, das zur Blockierschutzregelung über die Auslaßventile abgeführte Druckmittel in einem Niederdruckspeicher aufzu¬ nehmen, aus dem es dann nach dem Lösen der Bremse in die Bremskreise zurückfließen kann. Dieses bekannte System ent¬ hält zwei Bremskreise mit diagonaler Bremskreisaufteilung, bei dem jeder Bremskreis mit einer gemeinsamen Einlaß-/Aus- laßventilanordnung und außerdem mit einem weiteren elek¬ trisch umschaltbaren Einlaßventil ausgerüstet ist, welches in dem zu der Hinterradbremse führenden Druckmittelweg ein¬ gefügt ist. Dieses Einlaßventil ist zum einen in Abhängig¬ keit von der Blockierschutzregelung und zum anderen last¬ abhängig in seine Sperrstellung umschaltbar. Eine völlige Unabhängigkeit der Regelung aller Räder ist also nicht gege¬ ben.
Ferner ist aus der DE 43 34 838 AI (P 7571) eine zweikreisi- ge hydraulische Bremsanlage mit Blockierschutzregelung be¬ kannt, bei der das in der Bremsdruckabbauphase aus den Rad¬ bremsen abgeleitete Druckmittel in Niederdruckspeicher ge¬ langt, die über zwei getrennte Eingänge für den Anschluß eines Hinterrades und eines Vorderrades verfügen. Beim Er¬ reichen eines vorgegebenen Füllgrades des Speichers wird der Druckmittelzufluß aus der Vorderradbremse und damit ein wei¬ terer Druckabbau an der Vorderradbremse gesperrt. Bis zu diesem Zeitpunkt bestehen kaum Einschränkungen der ABS-Funk- tion, obwohl der Volumendurchsatz mit Hilfe besonderer Re¬ gelalgorithmen drastisch reduziert wird. Mit Erkennen eines Blockierens eines Vorderrades, wird eine Umschaltung des Regelalgorithmus für die Hinterachse vorgenommen und ein Blockieren der Hinterachse vermieden (Sicherheits-Regel-Mo¬ dus). Die Aufrechterhaltung der Bremsenfunktion wird durch die begrenzte Volumenaufnahme der Niederdruckspeicher si¬ chergestellt.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein pumpenloses ABS dieser Art zu entwickeln, das ohne Nie- derdruckspeicher auskommt und das dennoch, auch in ungün¬ stigen Situationen, die gebotene hohe Funktionssicherheit aufweist.
Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe mit einer Kraftfahr¬ zeugbremsanlage der im Anspruch 1 beschriebenen Art zu lösen ist, deren Besonderheit darin besteht, daß ein oder mehrere Wegsensoren zur direkten oder indirekten Erfassung des Wegs und/oder der Position des Pedals und/oder von Kolben des Bremsdruckgebers vorhanden sind, daß in Abhängigkeit von der aktuellen Fahr- oder Fahrbahnsituation, der Bremssituation und dem Vorschub oder der Position des Pedals oder des Kol¬ bens die Blockierschutzregelung von einem Standard-Regel- Modus in einen Sicherheits-Regel-Modus umschaltbar ist und daß in dem Sicherheits-Regel-Modus durch die Regelschaltung ein weiterer Bremsdruckabbau in den Vorderradbremsen und ein weiterer Bremsdruckaufbau in den Hinterradbremsen während eines Blockierschutzregelungsvorgangs eingeschränkt, verzö¬ gert oder gar gesperrt ist.
Erfindungsgemäß wird also ein pumpenloses ABS auf Basis ei¬ nes offenen Systems verwirklicht, das einen oder mehrere Pedalwegsensoren umfaßt und das durch Umschalten in einen Sicherheits-Regel-Modus beim Vorliegen bestimmter Bedingun¬ gen eine weitgehend "vollkommene" ABS-Regelung ermöglicht und gleichzeitig sicherstellt, daß die Bremsenfunktion auch bei sehr ungünstigen Bedingungen erhalten bleibt.
Nach einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in Abhängigkeit von der aktuellen Fahr(bahn)Situation, der Bremsensituation und dem Pedalweg ein Grenzwert für den Pedalvorschub ermittelt, wobei beim Überschreiten dieses Grenzwertes die Umschaltung von dem Standard-Regel-Modus in den Sicherheits-Regel-Modus erfolgt. Der Grenzwert wird zweckmäßigerweise als Funktion der aktu¬ ellen Fahrzeugverzögerung unter Berücksichtigung der Volumenaufnahme-Charakteristik der jeweiligen Radbremse vor¬ gegeben. Es ist jedoch auch möglich und in vielen Fällen vorteilhaft, den Grenzwert des Pedalvorschubs in Abhängig¬ keit von der Pedalposition beim Einsetzen der Blockier¬ schutzregelung und in Abhängigkeit von einem für die Rege¬ lung zur Verfügung stehenden Pedalweg nach der Beziehung
SpGrenz = Spgtart + SpReg> vorzugeben.
In den Unteransprüchen sind noch weitere, besonders vor¬ teilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung geschildert.
Ferner ist in den Ansprüchen 10 - 17 eine Schaltungsanord¬ nung für eine Bremsanlage dieser Art angegeben, die grund¬ sätzlich für pumpenlose ABS mit Niederdruckspeicher mit Vorteil eingesetzt werden kann. Diese Schaltungsanordnung könnte auch die Funktionssicherheit eines mit einer Hydrau¬ likpumpe ausgerüsteten ABS erhöhen, z.B. durch Sicherstellen der Bremsenfunktion in extrem ungünstigen Situationen, für die die Hilfsdruckversorgung bzw. die Hydraulikpumpe nicht ausgelegt ist oder nicht ausreicht.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung weiterer De¬ tails anhand der beigefügten Abbildungen hervor.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Darstellung die wichtigsten Kompo¬ nenten einer blockiergeschützten Bremsanlage nach der Erfindung und Fig. 2 im Diagramm die Abhängigkeit des Pedalweges und der Pedal-Grenzwerte von der Fahrzeugverzögerung bei einer Bremsanlage nach Fig. 1.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Anspruch 1 besteht die Kraftfahrzeugbremsanlage aus einem Bremsdruck¬ geber 1, der hier in Form eines Tandem-Hauptzylinders 2 mit vorgeschaltetem, pedalbetätigtem (Pedal 7) Unterdruck-Ver¬ stärker 3 ausgebildet ist. Zu der Bremsanlage gehört auch ein Druckausgleichsbehälter 4 und ein Pedalwegsensor 5.
In den Druckmittelwegen oder Bremskreisen I, II, über die in diagonaler Bremskreisaufteilung die Radbremsen der Vorderrä¬ der VL, VR und der Hinterräder, HR, HL angeschlossen sind, befinden sich elektrisch betätigbare, in der Ruhestellung oder Grundstellung auf Durchlaß geschaltete Einlaßventile EV, bis EV4. Über in der Grundstellung geschlossene Auslaßventile AVj bis AV4 sind die Radbremsen der einzelnen Räder VL, VR,
HR, HL an den Druckausgleichsbehälter 4 des Bremsdruckgebers 1 angeschlossen. Die dargestellte Bremsanlage benötigt im Gegensatz zu bekannten Antiblockiersystemen dieser Art weder ein Hilfsdruckversorgungssystem noch irgendwelche hydrau¬ lischen Speicher.
Jedes Rad VL, VR, HL, HR ist mit einem Radsensor SI bis S4 ausgerüstet, der in bekannter Weise ein das Drehverhalten des Rades darstellendes Signal an die Eingänge E einer Re¬ gelschaltung 6 liefert. Diese Regelschaltung 6 symbolisiert eine festverdrahtete oder - vorzugsweise - eine programm¬ gesteuerte, auf Basis von Mikrocontrollern aufgebaute Schal¬ tungsanordnung, die durch Datenverarbeitung die von den Rad¬ sensoren SI bis S4 gelieferten Radsignale verarbeitet und Bremsdrucksteuersignale erzeugt. Über Ausgänge A sind die einzelnen Einlaß- und Auslaßventile EV1 bis EV4 und AV1 bis AV4 an die Regelschaltung 6 angeschlossen.
Erfindungsgemäß wird ein "offenes" Hydrauliksystem verwen¬ det, bei dem grundsätzlich ein Druckabbau bzw. ein Druck¬ mittelabfluß in einen Druckausgleichsbehälter uneinge¬ schränkt möglich ist. Daher ist ein Pedalwegsensor 5 erfor¬ derlich, um den maximal zulässigen Pedalweg bzw. die Auf¬ rechterhaltung eines ausreichenden Restvolumens erkennen zu können.
Der Wegsensor 5 kann vorteilhafterweise zur Vermeidung einer externen Kabelführung in einer an den Hauptzylinder ange¬ flanschten Reglereinheit untergebracht werden. Beispiels¬ weise läßt sich mit Hilfe von Hall-Sensoren der axiale Vor¬ schub des Pedalgestänges oder eines Kolbens magnetisch sen- sieren, wenn ein solcher Wegsensor in eine entsprechende Ausnehmung in der Wandung des Hauptzylinders eingesetzt wird.
Mit einem solchen offenen System in Verbindung mit dem Weg¬ sensor kann eine Bremsanlage mit besonders hoher Funktions¬ sicherheit realisiert werden. Dies sollen die folgenden Bei¬ spiele erläutern:
Ist ein Auslaßventil undicht, so kann dies bei der Brems¬ anlage nach Fig. 1 wie folgt erkannt werden: (1.) Die durch Auswertung der Radsensor-Signale ermittelte Fahrzeugverzögerung wird einer mit einem Toleranzband verse¬ henen Pedalposition zugeordnet. Liegt die mit dem Wegsensor 5 ermittelte Pedalposition außerhalb dieses Toleranzbandes, so liegt ein Fehler im Bremssystem vor. Dieser Fehler kann auch ein schlechter Entlüftungszustand des Bremssystems sein. (2) Es werden die Radschlüpfe aller Radbremsen verglichen. Bei einem Kreisausfall weisen die Schlupfwerte der Räder des ausgefallenen Kreises geringere Werte auf.
(3) Es wird das Einlaßventil der Hinterradbremse geschlossen und folgendes beobachtet:
(a) Der Radschlupf des Hinterrades nimmt ab, der Radschlupf des Vorderrades nimmt zu, wenn die Pedalposition weiter er¬ höht wird, oder:
(b) der Radschlupf des Hinterrades bleibt konstant, der Rad¬ schlupf des Vorderrades nimmt nicht proportional zu, wenn die Pedalposition weiter erhöht wird, oder:
(4) trifft (a) zu, so bleibt das Einlaßventil der Hinterrad¬ bremse geschlossen und die Warnlampe wird angesteuert. Es wird das Auslaßventil mehrfach betätigt, um einen eventuell vorhandenen Schmutzpartikel auszuspülen. Ist keine Verbesse¬ rung zu erzielen, so wird danach das zugehörige Einlaßventil bei jeder Bremsbetätigung geschlossen. Es kann beispiels¬ weise auch eine Dichtmanschette der Radbremse defekt sein. Die Wirkung für den Fahrer wird sein: Er hat ein kürzeres Pedal und kann noch drei Radbremsen betätigen - auch wenn eine Radbremszylinderdichtung ausgefallen ist. Im Unter¬ schied zu einem entsprechenden geschlossenen System, bei dem der Ausfall einer Radbremsendichtung zum totalen Kreisaus¬ fall führt, liegen bei diesem System wegen des kürzeren Pe¬ dalweges und der besseren Bremswirkung mittels der drei Rad¬ bremsen deutlich bessere Bedingungen vor. Daher ist das of¬ fene System sicherer als ein entsprechendes geschlossenes Hydrauliksystem.
Entsprechendes gilt für den Fall (b), bei dem dann das Ein¬ laßventil des Vorderrades geschlossen wird. Tritt danach keine Verbesserung des Bremsverhaltens auf, so kann die Hauptzylindermanschette defekt sein. Es wird die Warnlampe betätigt. Fig. 2 dient zur Veranschaulichung der prinzipiellen Wir¬ kungsweise der erfindungsgemäßen Bremsanlage. Es sind der Druck pII7, in Abhängigkeit von der Pedalkraft F, der Pedalweg oder der Pedalvorschub S in Abhängigkeit von der Fahrzeug¬ verzögerung bT7. wiedergegeben. Die Differenz der beiden dar¬ gestellten Kurven Sp = f(bFZ) und SpGren2 = f(bFZ) stellt, wie nachfolgend noch näher erläutert wird, den für die Regelung zur Verfügung stehenden Pedalweg SpRe„ dar. Außerdem ist der Zusammenhang zwischen der Fahrzeugverzögerung brz und dem Bremsdruck p angegeben. Der empirisch oder rechnerisch er¬ mittelte Grenzwert des Pedalvorschubs SpGren2. in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung ergibt sich durch Berücksichti¬ gung bzw. Addition des für die Blockierschutzregelung zur Verfügung gestellten Pedalweges SpReg. Die der Darstellung zu entnehmende Differenz zwischen Spmax und SpAnschlag berücksich¬ tigt Fertigungstoleranzen, Meßfehler und andere Abweichungen unterschiedlicher Art.
Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bremsanlage ver¬ deutlichen die folgenden Situations-Beispiele:
1. Anbremsen auf einer Fahrbahn mit homogenem, hohem Reib¬ beiwert (μhighhom):
Das Bremspedal wird von dem Fahrer mit voller Fußkraft F betätigt. Der durch das Füllen der Radbremsen ansteigende Bremsdruck erreicht Blockierdruckniveau. Die Blockiertendenz des betreffenden Rades wird aus dem Raddrehverhalten erkannt und führt über die Regelschal¬ tung 6 (Fig. 1) zum Ansteuern und Sperren des betreffen¬ den Einlaßventils EV. Sollte zur Wiederherstellung der Radstabilität Druckabbau erforderlich sein, wird zusätz- lieh das zugehörige Auslaßventil AV für die errechnete Zeitspanne geöffnet bzw. auf Durchlaß geschaltet.
Es schließt sich in einer Weise eine ABS-Regelung an, die zweckmäßigerweise so ausgelegt ist, daß sie mit möglichst geringem Volumendurchsatz oder Volumenabfluß auskommt - natürlich ohne Beeinträchtigung der Blockierschutzrege¬ lung.
Die Bremspedalbewegung während dieses Bremsvorganges wird mit Hilfe des Wegsensors 5 erfaßt und ausgewertet; zweckmäßigerweise ist die zugehörige Elektronik ebenfalls in der Regelschaltung 6 untergebracht.
Solange das Fahrzeug mit maximal möglicher Verzögerung (bFZ)abgebremst wird, was in dem vorliegenden Fall eines Bremsvorganges auf homogenem, hohem Reibbeiwert zu erwar¬ ten ist, ist lediglich sicherzustellen, daß der Pedalvor¬ schub einen vorgegebenen Maximalwert Spmax nicht über¬ schreitet. Der Vorschub bis zum Anschlag der Hauptzylin¬ derkolben ist im Diagramm nach Fig. 2 mit SpAnschlag be¬ zeichnet. Reduziert man diesen Vorschub bzw. Pedalweg um einen Sicherheitsabstand, der u.a. die Fertigungstoleran¬ zen berücksichtigt, so erhält man den maximal zulässigen Vorschub oder Pedalweg Spmax.
Erreicht der Vorschub bzw. das Pedal bei maximaler Verzö¬ gerung diesen Vorschub oder diese Position Spmax, werden erfindungsgemäß Maßnahmen eingeleitet, die bewirken, daß der Druck in den Radbremsen der Vorderräder nicht mehr oder nur noch sehr geringfügig abgebaut wird. Dies wird am einfachsten durch Sperren der Auslaßventil-Ansteuerung oder zumindest durch entsprechende Begrenzung der An- steuerungszeiten dieser Vorderrad-Auslaßventile erreicht. Außerdem wird, weil der vorgenannte Grenzwert erreicht ist, die Blockierschutzregelung an den Hinterrädern be¬ schränkt. Es wird nur noch ein Bremsdruckabbau in den Hinterradbremsen zugelassen, um die Fahrstabilität des Fahrzeugs zu gewährleisten. Am einfachsten wird dieses Ziel durch Ansteuerung der Einlaßventile EV, nämlich durch Sperren dieser Einlaßventile erzielt.
Erfindungs emaß wird also beim Erreichen des Grenzwertes SpGrenz die Blockierschutzregelung von dem Standard- Regelungs-Modus, bei dem eine Bremsdruckabsenkung und Wiedererhö^ung sowohl in den Vorderrad- als auch in den Hinterradbremsen zulässig ist, in einen Sicherheits- Regelungs-Modus umgeschaltet. Dieser Sicherheits- Regelungs-Modus erlaubt in erster Näherung nur noch, wie zuvor erläutert, einen ungehinderten Bremsdruckaufbau an den Vorderrädern und Bremsdruckabbau an den Hinterrädern, um sicherzustellen, daß Bremswirkung und Fahrstabilität ohne oder mit höchstens sehr geringem Druckmittelver¬ brauch herbeigeführt wird.
2. Anbremsen auf einer Fahrbahn mit homogenem, niedrigem Reibbeiwert (μiowhom):
Der Bremsvorgang beginnt wieder mit einer "normalen" ABS- Regelung; es gilt der Standard-Regel-Moduε.
Das Fahrzeug kann entsprechend dem geringen Reibbeiwert nur mit geringer Verzögerung bfZ abgebremst werden. In den Radbremsen befindet sich entsprechend dem geringen Druck nur relativ wenig Bremsflüssigkeit. Es ist jederzeit mit einem Wechsel auf eine Fahrbahn mit höherem oder maxima¬ len Reibbeiwert (Uhigh) zu rechnen; dieser höhere Reibbei¬ wert sollte in jedem Fall ganz oder wenigstens zu einem großen Anteil für den Abbremsvorgang ausgenutzt werden, ohne daß der maximale Pedalweg Spmax überschritten würde.
Dies bedeutet, daß das hierfür notwendige Druckmittelvo¬ lumen in dem Hauptzylinder bevorratet werden muß. Erfin¬ dungsgemäß wird daher die Regelung derart ausgelegt, daß bei einer relativ geringen Fahrzeugverzögerung bFZ - sie¬ he Fig. 2 - die ABS-Regelung nicht bis zum Erreichen der maximalen Pedalposition Spmax aufrechterhalten wird. Dies zeigt der Verlauf der Kurve SpGrenz in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung bh_ in Fig. 2.
Die Pedalposition, ab der die ABS-Regelung bei geringen Reibwerten eingeschränkt wird, ist mit SpGϊ.enz bezeichnet.
Dieser Wert SpGrenz ist von der aktuellen Fahrzeugverzöge¬ rung bFZ und von der Volumen-Aufnahmecharakteristik der
Radbremsen abhängig; es ergibt sich etwa der in Fig. 2 gezeigte Verlauf.
Rechnerisch kann der Vorschub- bzw. Pedalwertgrenzwert Spr,,,.,!, gemäß Fig. 2 wie folgt erfaßt werden:
Der Vorschub bzw. die Pedalposition beim Einsetzen einer Blockierschutzregelung ist mit SpStart bezeichnet. Für die
Regelung wird ein zusätzlicher Pedalweg SpReg zur Verfü¬ gung gestellt. Dieser Pedalweg entspricht in erster Nä¬ herung der Differenz aus dem maximal zulässigen Pedalweg Spmax unc* der Pedalposition beim Erreichen des Blockier¬ druckniveaus auf hohem homogenen Reibbeiwert. Dieser Pe¬ dalweg ist mit Sphiblock in Fig. 2 bezeichnet. Für den
Pedalgrenzwert spGrenz gilt also die Beziehung
SpGrenz Spstart + Spmax Sphighblock Die Differenz Spmax - Sphighblock gibt näherungsweise den für die Regelung zur Verfügung gestellten Pedalweg wieder - siehe Fig. 2.
Erreicht der Vorschub die Position spGrenz, wird erfin¬ dungsgemäß - wie vorher - von dem Standard-Regel-Modus in den Sicherheits-Regel-Modus umgeschaltet. Durch Ansteue¬ rung der Ventile wird sichergestellt, daß praktisch nur noch Bremsdruckaufbau an den Vorderrädern und nur noch Bremsdruckabbau an den Hinterrädern - abgesehen von klei¬ neren Korrekturmaßnahmen - zulässig ist bzw. erfolgt.
Bei gleichbleibend niedrigem Reibbeiwert μlo wird das
Fahrzeug mit nahezu optimaler Verzögerung unter Erhalt der Lenkfähigkeit und Fahrstabilität abgebremst. Bei deutlich zu geringem Schlupf als Folge des Wechsels auf höheren Reibbeiwert wird bei der erfindungsgemäßen Brems¬ anlage der Bremsdruck weiter erhöht, an der Vorderachse jedoch nicht mehr oder höchstens in geringem Maße abge¬ baut.
3. Bremsvorgang auf Fahrbahnen mit unterschiedlichem Reib¬ beiwert rechts/links (μspiit):
Anfangs unterliegt die Bremsung wieder dem Standard- Regel-Modus.
Als Folge der μSpnt-Situation kann das Fahrzeug entspre¬ chend den Reibbeiwerten nur mit mittlerer Verzögerung abgebremst werden. Die Radbremsen sind in unterschiedli¬ chem Maße mit Bremsflüssigkeit gefüllt. Es ist jederzeit mit einem Wechsel auf einen höheren oder gar maximalen Reibbeiwert auf der Fahrbahnseite, auf der momentan der Reibbeiwert gering ist, zu rechnen. Natürlich soll wie- derum der höhere Reibbeiwert für die Abbremsung genutzt werden. Dies bedeutet, daß das hierfür notwendige Brems¬ flüssigkeitsvolumen in dem Hauptzylinder vorhanden sein muß. Erfindungsgemäß wird daher auch in dieser Fahrsitua¬ tion keine uneingeschränkte ABS-Regelung bis zum maxima¬ len Vorschub Spmax zugelassen.
Für den zulässigen Vorschub gilt wiederum der Grenzwert s pGrenz' wie Fig. 2 zu entnehmen ist, führt die Fahrzeug¬ verzögerung bFZ, die im Vergleich zu einem Bremsvorgang auf geringem Reibbeiwert (μιow) höher ist, zu einem hö¬ heren zulässigen Vorschub- bzw. Pedalweg-Grenzwert SpGrenz •
Die zuvor im Zusammenhang mit einem Bremsvorgang auf ge¬ ringem Reibbeiwert (μι0) beschriebene Berechnung des zu¬ lässigen Pedalweg-Grenzwertes SpGren2 gilt auch für die vorliegende μSplit-Situation.
Beim Erreichen der zulässigen Pedalposition SpGr.enz wird wiederum, wie zuvor beschrieben, von dem Standard-Regel- Modus auf den Sicherheits-Regel-Modus umgeschaltet.
Bei gleichbleibend unterschiedlichem Reibbeiwert rechts/links wird das mit der erfindungsgemäßen Brems¬ anlage ausgerüstete Fahrzeug mit fast optimaler Verzöge¬ rung unter Erhalt der Lenkfähigkeit und der Fahrstabili¬ tät bis zum Stillstand abgebremst. Wird als Folge eines Wechsels auf höheren Reibbeiwert ein deutlich zu geringer Bremsschlupf festgestellt, wird der Bremsdruck an der Vorderachse weiter erhöht, kann dann jedoch nicht mehr abgebaut werden. Bei Verwendung einer Bremsanlage mit einem Tandem-Hauptzy¬ linder ist es grundsätzlich möglich, mit Hilfe von individu¬ ellen Wegsensoren die Bewegung beider Kolben zu erfassen und auszuwerten. Es wird dann für jeden Kolben individuell ein Vorschub-Grenzwert SpGrenz ermittelt, der für den Übergang bzw. die Umschaltung von einem Standard-Regel-Modus auf ei¬ nen Sicherheits-Regel-Modus maßgeblich ist.
In vielen Fällen wird es jedoch ausreichend und aus Erspar¬ nisgründen zweckmäßig sein, lediglich den Vorschub des Druckstangenkolbens eines Tandem-Hauptzylinders mit Hilfe des Wegsensors 5 (Fig. 1) zu erfassen. Ein unterschiedlicher Volumenverbrauch in den beiden Bremskreisen des Tandem- Hauptzylinders läßt sich natürlich allein auf Basis der Vor¬ schubmessung des Druckstangenkolbens nicht bestimmen. Des¬ halb kann durch Erfassen und Auswerten der Ventilschaltzei¬ ten, insbesondere der Durchlaß-Zeitspannen der Einlaßventile EV, während eines Blockierschutz-Regelvorganges der unter¬ schiedliche Volumenverbrauch näherungsweise ermittelt wer¬ den. Durch einen höheren Sicherheitszuschlag bei der Berech¬ nung oder empirischen Ermittlung des Grenzwertes S„G,P„2 kann in diesem Fall der maximal möglichen Abweichung des Schätz¬ wertes von dem tatsächlichen Wert Rechnung getragen werden und damit der mögliche Fehler ausgeglichen werden.
Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß eine Schaltungs¬ anordnung der hier beschriebenen Art, die die Ermittlung und Berücksichtigung eines maximal zulässigen Pedalgrenzwertes Sr,n,,.„, zuläßt und eine Umschaltung von einem Standard-Regel- Modus in einen Sicherheits-Regel-Modus beim Erreichen oder Überschreiten dieses Grenzwertes zur Folge hat, auch für blockiergeschützte Bremsanlagen, die mit einer Hydraulikpum¬ pe und/oder mit Druckspeichern ausgerüstet sind, von Vorteil sein könnte. Durch solche Maßnahmen ließe sich in speziellen Fällen die Funktionssicherheit der Bremsanlage ohne nennens¬ werten zusätzlichen Herstellungs- bzw. Fertigungsaufwand erhöhen.

Claims

Patentansprüche
Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit elektroni¬ scher Blockierschutzregelung, mit einem pedalbetätig¬ ten Bremsdruckgeber, mit elektrisch betätigbaren, in den Druckmittelwegen eingefügten Druckmittel-Einla߬ ventilen und -Auslaßventilen, mit denen der Druckmit¬ telzufluß in die Radbremsen der einzelnen Räder sowie der Druckmittelabfluß in einen Druckausgleichsbehälter der Bremsanlage individuell steuerbar sind, mit Rad¬ sensoren zur Ermittlung des Drehverhaltens der Räder sowie mit einer elektronischen Regelschaltung zur Aus¬ wertung der Sensorsignale, zur Erfassung der Fahrsi- tuation und zur Erzeugung von Bremsdrucksteuersigna¬ len, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Weg¬ sensoren (5) zur direkten oder indirekten Erfassung des Wegs und/oder der Position des Pedals (7) und/oder von Kolben des Bremsdruckgebers (1) vorhanden sind, daß in Abhängigkeit von der momentanen Fahr- oder Fahrbahnsituation, der Bremssituation und dem Vorschub oder Position des Pedals (7) oder der Kolben die Blok- kierschutzregelung von einem Standard-Regel-Modus in einen Sicherheits-Regel-Modus umschaltbar ist und daß in dem Sicherheits-Regel-Modus durch die Regelschal¬ tung (6) ein Bremsdruckabbau in den Radbremsen der Vorderräder (VL,VR) und/oder ein Bremsdruckaufbau in den Radbremsen der Hinterräder (HL,HR) während eines Blockierschutzregelungsvorgangs eingeschränkt, verzö¬ gert oder gesperrt ist.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Regelschaltung (6) in Abhängig¬ keit von der momentanen Fahr- oder Fahrbahnsituation und Bremssituation einen Grenzwert (SpGrenz) des Pe¬ dalvorschubs ermittelt und daß beim Überschreiten dieses Grenzwertes(SpGrenz) die Umschaltung von dem
Standard-Regel-Modus in den Sicherheits-Regel-Modus erfolgt.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Grenzwert (SpGrβnz) des
Pedalvorschubs in Abhängigkeit von der Pedalposition (S) beim Einsetzen der Blockierschutzregelung (SpStart)und von einem für die Regelung zur Verfügung stehenden Pedalweg (SpReg#)nach der Beziehung
SpGrenz = Spgtart + SpReg. vorgegeben wird.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 3, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der für die Regelung zur Verfügung stehende Pedalweg (SpReg#) aus der Differenz zwischen dem maximal zulässigen Pedalvorschub (Spraax) und dem
Pedalweg (Sphighblock) bei maximaler Verzögerung des
Fahrzeugs ermittelbar ist.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, da¬ durch gekennzeichnet, daß der Grenzwert des Pedalvor¬ schubs (SpGrβnz) als Funktion der aktuellen Fahrzeug¬ verzögerung (bFZ) unter Berücksichtigung der
Volumenaufnahme-Charakteristik der jeweiligen Radbrem¬ se vorgegeben ist.
Kraftfahrzeugbremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß, so¬ lange der Grenzwert (SpGrenz)des Pedalweges oder der
Pedalposition überschritten ist, ein Druckmittelab¬ fluß über die Auslaßventile (AV1;„) der Vorderradbrem- sen gesperrt oder nur bis zu einem begrenzten Betrag zugelassen ist.
7. Kraftfahrzeugbremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß, so¬ lange der Grenzwert (SpGren2) des Pedalweges oder der
Pedalposition überschritten ist, ein Druckmittelzufluß über die Einlaßventile (EV2 ,) der Hinterradbremsen verhindert oder auf einen vorgegebenen Wert begrenzt wird.
8. Zweikreisige Kraftfahrzeugbremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Tandem- Hauptzylinder als Bremsdruckgeber, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß ausschließlich ein Wegsensor (5) zur Erfassung des Vorschubs und/oder der Position (S) des Druckstangenkolbens vorgesehen ist, und daß zur nä¬ herungsweisen Ermittlung von unterschiedlichem Druckmittel-Volumenverbrauch in den beiden Hydraulik¬ kreisen (1,11) der Bremsanlage die Ansteuerungszeiten der Einlaßventile (EVlf4) während eines geregelten
Bremsvorgangeε erfaßt und ausgewertet werden.
9. Zweikreisige Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, mit einem Tandem-Hauptzylinder als Bremsdruckgeber, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kolben des Tandem-Hauptzylinders mit Wegsensoren aus¬ gerüstet sind und daß für jeden Bremskreis ein indivi¬ dueller Vorschub-Grenzwert (SpGrenz) ermittelbar ist.
10. Schaltungsanordnung für eine Bremsanlage mit elektro¬ nischer Blockierschutzregelung, mit Radsensoren und mit Pedalwegsensoren, mit elektronischen Schaltungen zur Auswertung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Bremsdrucksteuersignalen, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der aktuellen Fahr- oder Fahrbahn¬ situation und von der Bremssituation ein Grenz¬ wert(SpGrenz) für den Vorschub oder die Position des
Pedals (7) oder einer entsprechenden Meßgröße ermit¬ telt wird und daß beim Überschreiten des Grenzwertes (s pGrenz) die Blockierschutzregelung von einem Standard-Regel-Modus in einen Sicherheits-Regel-Modus umgeschaltet wird, wobei in dem Sicherheits-Regel-Mo¬ dus ein (weiterer) Bremsdruckabbau in den Vorderrad¬ bremsen und/oder ein weiterer Bremsdruckaufbau in den Hinterradbremsen während des Blockierschutzregelungs- vorgangs eingeschränkt, verzögert oder verhindert wird.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Sicherheits-Regelungs-Modus, solange der Pedalweg (S) über dem Grenzwert (SpGrenz) liegt, aufrechterhalten wird.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert (SpGrenz) des Pedal¬ vorschubs (S) in Abhängigkeit von der Pedalposition beim Einsetzen der Blockierschutzregelung (SpStΛ,,)und von einem für die Regelung zur Verfügung stehenden Pedalweg (SpReg.)nach der Beziehung
SpGrenz = Spgtart + SpReg# vorgegeben wird.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der für die Regelung zur Verfügung ste¬ hende Pedalweg (SpReg) aus der Differenz zwischen dem maximal zulässigen Pedalvorschub (Spmax) und dem Pedal¬ weg bei maximaler Fahrzeugverzögerung ermittelt wird.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Grenzwert (SPGrenz) als Funk¬ tion der aktuellen Fahrzeugverzögerung (bF7) unter Be¬ rücksichtigung der Volumenaufnahme-Charakteristik bzw. -kennlinie der jeweiligen Radbremse vorgegeben wird.
15. Schaltungsansordnung nach einem oder mehreren der An¬ sprüche 10 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß programm¬ gesteuerte oder festverdrahtete Schaltkreise vorhanden sind, die die momentane Pedal- und/oder Kolbenposition mit der aus dem Drehverhalten der Räder abgeleiteten Fahrzeug-Verzögerung vergleichen und die das Über¬ schreiten vorgegebener Grenzwerte bzw. eines vorgege¬ benen Toleranzbandes als Kriterium zum Erkennen einer Undichtigkeit oder eines schlechten Entlüftungszustan¬ des der Bremsanlage auswerten.
16. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der An¬ sprüche 10 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß programm¬ gesteuerte oder festverdrahtete Schaltkreise vorhanden sind, die die Radschlupfwerte der an verschiedenen hydraulischen Bremskreisen angeschlossenen Räder ver¬ gleichen und die das Auftreten von Radschlupfdifferen¬ zen, die auf eine Undichtigkeit eines Bremskreises oder auf einen schlechten Entlüftungszustand hinwei¬ sen, signalisieren.
17. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der An¬ sprüche 10 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß programm¬ gesteuerte oder festverdrahtete Schaltkreise vorhanden sind, die das Auftreten und/oder die Änderung des Rad- Schlupfes in Abhängigkeit von der Ventilansteuerung ermitteln und auswerten und die, wenn ein für das Vor¬ handensein von Schmutzpartikeln typisches Verhalten vorliegt, durch mehrfaches, kurzzeitiges Ansteuern der zugehörigen Auslaßventile ein Ausspülen der Schmutzp¬ artikel herbeiführen.
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