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Fahrzeugbremsanlage Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugbremsanlage
für wG'fl:igstens ein Fahrzeugrad, bei der eine Bremsbttätigtingseinrichtung vorgesehen
ist, die ein von dem Maß der Bremsbetätigung abhängiges erstes elektrisches Signal
erzeugt, bei der eine Bremsdruckquelle vorgesehen ist, bei der in die Verbindung
zwischen Bremsdruckquelle und Radbremse eine Ventilanordnung eingeschaltet ist,
die die Verbindung zwisehen Bremsdruckquelle und Radbremszylinder zeitweise herstellt
und zwecks Druckabsenkung am Radbren;szylinder diesen zeitweise mit einem Auslaß
verbindet.
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Stand der Technik Die heute allgemein üblichen Fahrzeugbremsen - dies
gilt für Bremssystem mit pedalbetät gtem Hauptbremszylinder oder Bremskraftverstärker
und für sogenannte h1 l-power-Systeme " steuern an den Radbremsen einen Bremsdruck
ein, der allein vom Maß der Bremsbetätigung abhängig ist, wobei Anderun,en im Bremssystem,
wie z.B. Bremsbelagabnutzung cder Änderungen
der Dehnungseigenschaften
der Bremsleitungen, Beladung des Fahrzeuges, Reibungskoeffizient in der Bremse usw.,
eine Änderung des Verhältnisses Bremsbetätigung zu Bremsdruck bewirken.
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Es sind. auch sogenannte elektrische Bremssysteme bekannt, die in
Abhängigkeit von der Bremsbetätigung an der Radbremse einen bestirmten Bremsdruck
einregeln (OS 2 128 169). Hierzu bedarf es eines den Bremsdruck messenden Gerätes,
dessen Signal mit dem von der Breritsbetätigungseinrichtiing erzeugten Signal verglichen
wird, wobei das durch den Vergleich erzeugte Signal die Druckeinregelung bewirkt.
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Aufgabe und Lösung Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde,
diese Fahrzeugbremsanlage so auszugestalten, daß einem bestimlnDen Maß der Bremsbetätigung
eine bestimmte Fahrzeugverzögerung entspricht.
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Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Bremsanlage kann hyeraulisch oder pneumatisch ausgelegt sein.
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Das erfindungsgemäße Bremssystem hat demgemäß also den Vorteil, aaß
es einen Bremsdruck einsteuert, der der durch das Maß der Bremsbetätigung geforderten
Fahrzeugverzögerung entspricht. Je nach dem Reibbeiwert in der Bremse werden zur
Erzielung dieser Fahrzeugverzögerung unterschieoliche Drucke eingesteuert. Die die
Fahrzeugverzögerung bestimmende Einrichtung kann in irgendeiner bekannten Weise
ausgebildet sein, z.B. eine Einrichtung sein, bei der sich in Abhängigkeit von der
Verzögerung eine Masse bewegt, die einen Widerstand verändert oder auch durch Annäherung
eines Magneten ein magnetfeldempfindliches Glied beeinfluSt oder über ein von der
Masse betätigtes Impulsrad direkt digitale Signale
erzeugt. Das
erzeugte Signal kann ein Analogsignal oder ein Digitalsignal sein und auch der Vergleich
kann analog oder digital erfolgen. Da solche Verzögerungsgeber auch von der Neigung
des Fahrzeugs abhängig sind, wird der Fahrzeugverzögerungsgeber so ausgelegt, daß
seine Stellung bzw.
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sein Ausgangswert v'FO bei Bremsbeginn festgestellt wird.
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Die Änderung des Fahrzeugverzögerungswerts gegenüber diesem Wert v
FO wird dann mit dem von der Pedalbetätigung abhängigen Signal verglichen und somit
zur Druckeinsteuerung benutzt. Es wird also zur Regelung ein Signal benutzt, das
der Differenz des Augenblickswerts und des Ausgangswerts FO entspricht.
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Vorteilhafte Weiterbildungen Um zu verhindern, daß bei Ausfall der
Bremsdruckquelle, die eine Pumpe - gegebenenfalls mit angeschlossener Speicherkammer
- sein-kann, ein Ausfall der Bremsanlage zustande kommt, ist gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung mit der Bremse tätigungseinrichtung ein Kolben verbunden, der in einem
Zylinder beweglich ist, der mit dem Radbremszylinder in Verbindung steht. Dieser
Kolben wird bei Betätigung der Bremsbetätigungseinrichtung über ein bestimmtes Maß
hinaus verschoben und stellt dann zusammen mit dem Zylinder einen Notbremsdruckerzeuger
dar. Hierbei wird vorzugsweise die Verbindung zwischen Bremsdruckquelle und Radbremszylinder
unterbrochen.
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Bei entsprechender Einschaltung des Zylinderraumes in die Leitung
zwischen Bremsdruckquelle und Radbremszylinder wird allein durch die Verschiebung
des Kolbens erreicht, daß ein geschlossenes System zwischen dem Notdruckerzeuger
und der Radbremse wirksam ist, daß also ein festes Volumen zwischen' diesen Elementen
eingeschlossen ist. Man kann jedoch gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, insbesondere
wenn der Notdruckerzeuger im Nebenschluß angeschlossen ist, auch eine gesonderte
weitere Ventileinrichtung vorsehen, die zwischen der ersten Ventileinrichtung und
dem Radbremszylinder eingeschaltet ist, die aufgrund einer Kolbenverschiebung, insbesondere
über eine mechanische Verbindung betätigt wird. Die Betätigung des Ventiles kann
gemäß einer anderen Mö;lichkeit ;ç beim Absinken des Druckes der -Bremsd' kqueli
unter
einen vorgegebenen Wert vorgenommen werden, wozu das Ventil
vorzugsweise als druckgesteuertes Ventil ausgebildet ist.
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Die die Druckeinsteuerung bewirkende Ventileinrichtung kann auch mit
der weiteren Ventileinrichtung kombiniert werden.
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Vorzugsweise ist die Bremsbetätigungseinrichtung so ausgelegt, daß
mit zunehmendem Pedalweg die der Bremsbetätigung entgegenwirkende Kraft überproportional,
z.B. quadratisch oder parabelförmig zunimmt. Weiterhin kann man die Anlage so ausgestalten,
daß die Druckanstiegsgeschwindigkeit von der Pedalgeschwindigkeit abhängt und zwar
derart, daß mit steigender Pedalgeschwindigkeit auch die Druckanstiegsgeschwindigkeit
zunimmt. In einfacher Weise läßt sich dies dadurch realisieren, daß man gepulste
Signale für die Betätigung der Ventilanordnung erzeugt und das Tastverhältnis dieser
gepulsten Signale ändert.
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In gleicher Weise läßt sich eine Änderung der Druckänderungsgeschwindigkeit
in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit erzeugen, wobei die Druckänderungsgeschwindigkeit
umso geringer ist, je größer die Fzhrzeuggeschwindigkeit ist. Gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung erfolgt zuerst für eine vorgegebene Zeit ein Druckanstieg mit vorgegebener
Geschwindigkeit, die gegebenenfalls noch anderen Größen (Druck) abhängig sein kann,
und erst dann setzt eine Feinregelung der Druckänderung entsprechend der Fahrzeugverzögerung
ein (Änderungsgeschwindigkeit = f (v'F) Es sei noch erwähnt, daß man gegebenenfalls
den Fahrzeugverzögerungsgeber bzw. dessen Signale zur Eliminierung von schnellen
Änderungen, z.B. aufgrund von Bodenwellen, dämpfen muß. Bei Änderungen des Maßes
der Bremsbetätigung wird diese Dämpfung vorzugsweise unwirksam gemacht.
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Von besonderem Vorteil ist die Kombination des erfindungsgemäßen Bremssystems
mit einem Antiblockierreglerf wobei eine an sich bekannte Anordnung zur Bremsdruckvariation
in die Verbindung zwischen der Ventilanordnung
und Bremszylinder
bzw. dem Notdnickerzeuger und dem Bremszylinder eingeschaltet ist. Diese Anordnung
zur Bremsdruckvariation, die von einer elektrischen Steuerschaltung bei Blockierneigung
eines Rades entsprechend betätigt wird, kann ein Modulator (also eine Anordnung,
die die Verbindung zum Radbremszylinder unterbrechen und das Volumen für das eingeschlossene
Druckmittel variieren kann) oder eine Ventilanordnung sein, die je nach Schaltstellung
eine Druckerhöhung und Druckabsenkung und gegebenenfalls eine Druckkonstanthaltung
hervorruft. Von besonderem Vorteil ist es, wenn man den Verzögerungsgeber auch innerhalb
des AntibJockierreglers ausnutzen kann, z.B. gemäß einem älteren Vorschlag zur Überwachung
der Funktionsfähigkeit des Antiblockierreglers.
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Bis jetzt vçurde die Anwendung des erfindungsgemäßen Bremssystems
an einem Fahrzeugrad behandelt. Es kann auch bei mehreren Rädern zur Anwendung kommen,
wobei es möglich ist, für alle Bremskreise des Fahrzeuges eine Bremsdruckquelle
zu verwenden. Vorzugsweise ist jedoch eine der Zahl der Bremskreise entsprechende
Zahl von Notdruckerzeugern vorgesehen, von denen je einer einem Bremskreis zugeordnet
ist. Hierbei ist es gtinstig, die Mittel zur Unterbrechung der Verbindung zwischen
Bremsdruckquelle und Radbremszylinder bei Kolbenverschiebung bzw. Absinken des Bremsdruckes
für jeden Bremskreis getrennt vorzusehen, da dann bei einer Störung des Bremssystemes
zwei völlig getrennte Bremskreise wirksam sind, so daß bei einem Fehler in einem
Kreis der andere Kreis intakt bleibt.
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Wie üblich kann man bei Einbeziehung mehrerer Räder Anordnungen zur
Bremsdruckværiation bei Blockierneigung den einzelnen Rädern oder Radgruppen zuordnen.
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Günstigerwreise wird der vorhandene Meßwert der Fahrzeugverzögerung
dem Fahrzeuglenker mittels eines entsprechenden Anzeigegerätes zur Anzeige gebracht
und gegebenenfalls zur Unf;Lllr=nzl.yse eventuell in Werbindung mit der 3remssusganXsgescheiindigkeit
gespeichert.
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Gegenstand der Erfindung ist auch eine Anordnung zur gleizhmäßigen
Abnutzung, deren Anwendung insbesondere mit dem erfindungsgemäßen Bremssystea von
Interesse ist, die jedoch auch bei anderen Bremssystemen zur Anwendung kommen kann.
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Figurenbeschreibung In der Fig. 1 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die elektrischen Leitungen sind in dieser Zeichnung dünner
ausgeführt als die hydraulischen Leitungen.
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Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführung des Verzögerungsgebers und
Fig. 3 eine Anordnung, die bei dem erfindungsgemäßen Bremse system eine gleichmäßige
Abnutzung der Bremsbeläge bewirkt.
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Der Druckerzeuger besteht bei dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
aus einem Motor 1, der eine Pumpe 2 treibt, die Druckmittel aus dem Reservoir 3
ansaugt. Der Druckerzeuger umfaßt noch einen kleinen Druckspeicher 4, der gleichzeitig
auch als Druckmesser ausgebildet sein kann. Die in die Leitungen zwischen Druckerzeuger
und Radbremse eingeschaltete, der Druckeinsteuerung an den Bremsen dienende Ventilanordnung
5 ist als Dreistufenmagnetventil ausgebildet. Es verbindet in der gezeichneten unerregten
Stellung die Radbremszylinder 6 a und 7 a der Vorderräder 6 und 7 und die Radbremszylinder
8 a und 9 a der Hinterräder 8 und 9 mit der zum Reservoir 3 führenden Rückführleitung
10 und hält somit die Bremsen drucklos. In einer anderen Schaltstellung, die aufgrund
eines ersten Steuersignales hervorgerufen wird, wird eine Auftrennung der Leitung
bewirkt und in einer dritten durch ein zweites Schaltsignal hervorgerufenen Stellung
wird die Druckquelle mit dem Radbremszylinder verbunden. Hinter dem Ventil 5 erfolgt
eine Auftrennung in zwei Bremskreise und zwar einen Bremskreis für die Vorderräder
6 und 7 und einen für die Hinterräder 8 und 9. Diese Aufteilung wird nur dann wirksam,
wenn die Ventile 11 und 12 in die nicht gezeichnete
Stellung umgeschaltet
werden, was im Ausführungsbeispiel dann erfolgt, wenn der Druck der Druckquelle
1 bis 4 unter einem vorgegebenen Wert sinkt, wozu die Ventile 11 und 12 als druckempfindliche
Ventile bekannter Bauart ausgebildet sind. In die von den Ventilen 11 und 12 zu
den Radbremszylindern 6a und 7a bzw. 8a und 9a führenden Leitungen sind hier für
die Vorderräder getrennte (13, 14) und für die Hinterräder ein gemeinsames Magnetventil
15 zur Druckvariation bei Blockierneigung eingeschaltet. Diese Ventile sind ebenfalls
als Dreistufenventile ausgebildet, die in der gezeichneten Stellung einen Druckanstieg
zulassen, jedoch in Stellungen umschaltbar sind, in denen der Druck an den Radbremszylindern
entweder konstantgehalten oder durch Ausfließenlassen von Bremsflüssigkeit in die
Rückführleitung 10 abgesenkt wird. Anstelle der Dreistufenventile wäre auch je eine
Kombination von Einlaß- und Auslaßventil oder (ohne Druckkonstanthaltung) ein Dreiwegeventil
verwendbar.
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Zwischen den Ventilen 11 und 12 und den Magnetventilen 13 bis 15 ist
für jeden Bremskreis ein Notdruckerzeuger in Form eines Zylinders 16 bzw. 17 vorgesehen.
In diesen Zylindern sind Kolben 16a und 17a angeordnet, die durch Federn 18 in der
gezeichneten Stellung gehalten werden.
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Zur Bremsbetätigung ist ein Pedal 19 vorgesehen, bei dessen Betätigung
eine Verschiebung des Teiles 22 entgegen der Kraft der Feder 20 zustande kommt,
wodurch ein Signal im Geber 21 erzeugt wird, das von dem Maß der Verschiebung und
damit der aufgebrachten Kraft abhängt. Beispielsweise kann der Geber auf dem Prinzip
der unterschiedlichen Beeinflussung eines magnetfeldempfindlichen Gliedes, z.B.
magnetfeldempfindlicher Halbleiter, bei Annäherung eines Magneten arbeiten. Das
analoge oder digitale Ausgangs signal des Gebers wird über das Glied 23, das der
Signalanpassung dienen kann, dem Vergleicher 25 zugeführt. Weiterhin ist ein Verzögerungsgeber
26 vorgesehen, der als Pendel 26a und Empfänger 26b
angedeutet ist.
Das von der Auslenkung und damit von der Fahrzeugverzögerung abhängige Signal wird
ebenfalls über ein Anpassungfglied 24 dem Vergleicher 25 zugeführt, der bei größerem
vom Geber 21 abgeleiteten Signal ein erstes Ansteuersignal erzeugt, beim Übereinstimmen
der Signale ein zweites und bei kleinerem Signal des Gebers 21 ein Signal 0 erzeugt.
Mittels des UND-Gatters 27 wird erreicht, daß das Ventil 5 nur bei Betätigung des
Bremspedales erregt werden kann. Das Glied 28 ist ein mit dem Pedal 19 gekoppelter
Schalter. illit 29 ist die Steuerschaltung für die Ventile 13 bis 15 bezeichnet,
der z.B. über die Leitungen 30 Drehgeschwindigkeitssignale von an den Rädern 6,
7 und 8/9 angebrachten, nicht dargestellten Geschwindigkeitsgebers und über die
Leitungen 31 Drehverzögerungssignale der Vorderräder zugeleitet werden und die aus
diesen Signalen auf den zu den Ventilen 13 bis 15 führenden Leitungen 32 Steuersignale
für diese Ventile erzeugt.
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Auf dem Tableau 33 wird in der obersten Zeile die Fahrzeuggeschwindigkeit
digital dargestellt, in der mittleren Zeile die entsprechend umgesetzte (Glied 34)
Fahrzeugverzögerung und in der untersten Zeile wird eine Störung des Bremssystems
und/oder Antiblockierreglers angezeigt.
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Das dargestellte System arbeitet wie folgt: Wird das Pedal 19 betätigt,
so wird Tor 27 vom Glied 28 vorbereitet, so daß das bei größerem Signal des Gebers
21 erzeugte Ausgangssignal des Vergleichsgliedes das Ventil 5 in die Stellung bringen
kann, in der der Bremsdruck an den Radbremszylindern steigt. Aufgrund der Bremsung
kommt eine Fahrzeugverzögerung zuswånde, die ein entsprechendes Signal des Gebers
26 auslöst. Entspricht die Fahrzeugverzögerung der durch die Betätigung des Pedales
19 geforderten Verzögerung, so wird im Vergleichsglied 25 ein Signal erzeugt, das
das
Ventil 5 in eine Zwischenstellung bringt, iñ der ger Druck konstangehalten wird
(Trennstellung). Wird die Pedalbetätigung verringert, so wird das Ausgangssignal
des Vergleichsgliedes 25 null und das Ventil 5 gelangt solange in die gezeichnete
Schaltstellung, bis die Verzögerung des Fahrzeuges der geforderten Verzögerung entspricht.
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Fällt wegen eines Systemfehlers (Leck, Pumpenausfall) der Druck unter
einen vorgegebenen Wert, so schaltet das druckempfindliche Doppelventil 11/12 um
und schafft damit ein übliches Zweikreisbremssystem. Die Kolben 16a und 17a werden
vom Fahrer, wenn die ennartete Bremswirkung nicht auftritt, durch weitere Betätigung
des Pedales 14 über die Stange 35 verschoben. Diese Verschiebung tritt ein, wenn
das Teil 22 etwa den Geber 21 erreicht hat, also nach Zurücklegen eines vorgegebenen
Weges.
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In beiden geschilderten Betriebsarten werden entsprechend der Blockierneigung
der einzelnen Räder von der Steuerschaltung 29 die Magnetventile 13 bis 15 betätigt
und hierdurch der Bremsdruck an der Radbremse dem Reibbeiwert zwischen Reifen und
Straße angepaßt. Hiervon ist die Druckeinsteuerung durch das Ventil 6 oder die Kolben
16a und 17a völlig unababhängig.
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Die Ventile 11 und 12 können, wie durch die mechanische Verbindung
34 angedeutet, über diese mechanische Verbindung dann wngeschaltet werden, wenn
die Stange 35 verschoben wird, also die Notkolben 16a und 17a betätigt werden.
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In Fig. 2 ist nochmals das Pendel 26a, das z.B. einen Magneten 26c
trägt und der Empfänger 26b dargestellt, der z.B.
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ein oder zwei magnetfeldempfindliche Halbleiter aufweist.
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Der Empfänger 26b erzeugt ein von der Relativstellung des Magneten
26c zum Empfänger 26b abhängiges Signal. Um eine durch die Neigung des Fahrzeugs
abhängige Auslenkung des
Pendels zu eliminieren, wird bei Bremsbeginn
mittels eines entsprechenden Signals auf der Klemme 26d der der Anfangsstellung
des Pendels entsprechende Wert im Speicher 26e gespeichert. Im Glied 26f wird dann
die Differenz zwischen dem dem Augenblicksausschlag des Pendels entsprechenden Signal
und dem gespeicherten Signal gebildet und diese Differenz wird dann dem Vergleicher
25 zur Druckregelung zugeführt.
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Mit dem erfindungsgemäßen Bremssystem ist in einfacher Weise eine
Anordnung kombinierbar, die für eine gleichmäßige Abnutzung der Bremsbeläge sorgt.
Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt Fig. 3. Hierzu ist in wenigstens einem Bremsbelag
40 eines Vorderrads und in wenigstens einem Bremsbelag eines Hinterrads (nicht dargestellt)
ein Belagabnutzungsanzeiger 41 in Form eines Kontakt es 43 eingelassen. Bei einer
Abnutzung des Bremsbelags in Richtung des Pfeils 42 wird der Steg 44 abgerieben.
Dadurch entsteht am Ausgang des Neglerungsgatters 46 Signal, das zusammen mit dem
an der Klemme 47 beim Bremsen auftretenden Signal das UND-Gatter 43 durchlässig
macht und damit über die ODER-Gatter 49 und 50 die Ventile 13 und 14 der Fig. 1
ansprechen läßt, also einen Druckanstieg an den Vorderradbremsen verhindert, wenn
an der Vorderachse der Belag schon stark abgerieben ist. Entsprechend würde ein
Druckaufbau an den Hinterradbremsen über das UND-Gatter 52 und das ODER-Gatter 53
und durch das Ventil 15 verhindert, wenn dort ein entsprechendes Abnutzungssignal
erzeugt und an der Klemme 51 anstehen würde. Damit das Beaufschlagen eines Teils
der Bremsen nur im Teilbremsgebiet erfolgt, wird das das Ventil 5 der Fig. 1 ansteuernde
Ausgangssignal des Vergleichers 25 der Fig. 1 einem Zeitglied zugeführt, das bei
einer über 100 msec andauernden Betätigung des Ventils 5 über die ODER-Gatter 55
und 56 die UND-Gatter 48 und 52 sperrt, also die Ventile 13 bis 15 (denen über die
Klemmen 57 die Ansteuersignale bei Blockierneigung zugeführt werden) aus Gründen
des Belagsausgleichs nicht ansprechen läßt. Entsteht an beiden Belägen ein die Abnutzung
anzeigendes Signal, so wird über das UD-Gatter 58 die Warnlampe 59 angesteuert und
gleichzeitig über das ODER-Gatter 60 das Anchen
der Ventile 13-bis
15 verhindert. Das Ansprechen dieser Ventile wird auc.h verhindert, wenn an der
Klemme 61 ein Signal ansteht-) das anzeigt, daß der Antiblockierregler in Betrieb
ist. Schließlich wird auch noch ein Ansprechen der Ventile 13 bis 15 verhindert
bzw. unterdrückt, wenn innerhalb einer vorgegebenen Zeit die Bremse mehrfach betätigt
wird. Dann wird eine Gefällstrecke angenommen. Hierzu dienen der Zähler 64 mit z.B.
4 Zählstellungen, der bei Auftreten jedes Bremsvorgangs um eine Stellung weitergeschaltet
wird, das monostabile Glied 62, das durch einen beim Bremsen auftretenden Impuls
angestoßen wird und dann für eine gewisse Zeit z.B. 60 sec. einen Impuls abgibt
und die UND-Gatter 63 und 65. Treten innerhalb der Zeit, in der das monostabile
Glied in seiner instabilen Lage ist, vier Bremsimpulse auf, so gelangt das nach
vier Impulsen auftretende tusgangssignql des Zählers 64 über das UND-Glied 63 zum
Zeitglied 66, das das Signal z.B. auf 300 sec. verlängert. Dieses Signal bewirkt
über das ODER-Gatter 55, daß die Ventile 13 bis 15 durch ein Bremsbelagabnutzungssignal
erregt werden können.
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Dieses Signal sperrt auch über UND-Gatter 65 den Eingang des Zählers.
Sowohl ein Ausgangssignal des Zählers 64 als auch das Rückkippen des monostabilen
Gliedes 62 stellen den Zähler jeweils in die Ausgangslage zurück.
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Patentansprüche -