DE3411743C2 - Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit elektronisch gesteuerter Vorderachs-/Hinterachs-Bremskraftverteilung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeug-, insbesondere Straßenfahrzeug-Bremsanlage mit elektronisch gesteuerter Vorderachs- Hinterachs-Bremskraftverteilung, mit einem Bremsdruckgeber und mit einem elektronisch steuerbaren Bremsdruckmodulator, der in den zu den Radbremsen der Hinterachse führenden Druckmittelwegen angeordnet ist und mit dem die Aufteilung des Bremsdruckes auf die Rad­ bremsen der Vorderachse und der Hinterachse zur An­ näherung an die ideale Bremskraftverteilung variiert wird.

Die Auslegung von Bremsanlagen wird bekanntlich durch die statischen und dynamischen Achslaständerungen und Achslastverlagerungen erschwert. Durch eine feste Ein­ stellung der Bremsdruckverteilung auf die Vorderachse und Hinterachse lassen sich daher höchstens bei einem bestimmten Beladungs- und Fahrzustand optimale Verhält­ nisse realisieren.

Hinzu kommt, daß zur Verringerung einer Schleudergefahr der Bremsdruckanteil an den Hinterradbremsen so gering sein soll, daß in allen Situationen die Hinterräder erst nach den Vorderrädern blockieren können, obwohl durch die dynamische Achslastverlagerung beim Abbremsen aus höherer Geschwindigkeit die Hinterräder entlastet werden und dadurch eher als die Vorderräder zum Blockieren neigen. Bei fester Bremskraftverteilung muß daher ein wesentlich höherer Bremsdruckanteil der Vorderachse zugeordnet werden.

Eine gewisse Verbesserung bzw. Annäherung an die ideale Bremskraftverteilung läßt sich durch die bekannten Bremskraftverteiler erreichen, die nach verschiedenen Funktionsprinzipien in Abhängigkeit von dem Bremsdruck, der Belastung oder Verzögerung die Bremskraftverteilung auf die Vorder- und Hinterachse variieren. Die dabei er­ reichbare Anpassung an die ideale Verteilung ist sehr verschieden. Im allgemeinen läßt sich selbst mit auf­ wendigen Geräten und hohem Justieraufwand eine zufrie­ denstellende Anpassung an die ideale Kennlinie höchstens in einem der beiden Grenzfälle "leer/beladen" erzielen.

Eine Bremsanlage der eingangs genannten Art ist durch die europäische Patentanmeldung EP-0 062 246 A1 be­ kannt. Es handelt sich bei dem in dieser Anmeldung be­ schriebenen System um einen Bremskraftverteiler. Es wird mit Sensoren die statische Achslastverteilung bei stehendem Fahrzeug gemessen. Die Meßwerte werden in einen Mikrocomputer eingespeist, der nach einer einge­ speicherten mathematischen Beziehung unter zusätzlicher Berücksichtigung des gemessenen Druckes im Vorderachs- und im Hinterachs-Bremskreis die Bremskraftverteilung steuert. Trotz des hohen Aufwandes ist auch bei dieser Vorrichtung die Anpassung in den meisten Fahrsituationen nicht ideal, weil nur ein vorgegebener, nicht jedoch der tatsächliche Haftwert zwischen Fahrbahn und Rad der Bremsenauslegung zugrundegelegt werden kann. Außerdem muß aus Sicherheitsgründen, das heißt zur Ver­ meidung einer Überbremsung der Hinterräder, die Anlage so dimensioniert werden, daß die Vorderachse den größeren Beitrag zur Abbremsung liefert.

Ferner ist es bereits bekannt, mit Hilfe elektro­ magnetisch gesteuerter Modulatoren den Bremsschlupf an den Hinterrädern in Abhängigkeit von dem Bremsschlupf an den Vorderrädern derart zu steuern, daß sich an der Hinterachse stets eine gleiche oder etwas geringere Kraftschlußanstrengung als an den Vorderrädern einstellt (DE 20 56 967 A1); (DE 33 01 948 A1).

In der DE 18 13 256 A1 ist eine Bremskraftregelungsein­ richtung beschrieben, bei der durch Unterbremsen eines Hinterrades ein Raddrehzahlsignal gewonnen werden soll, welches der Fahrzeuggeschwindigkeit möglichst nahekommt. Dieses freilaufende oder fast ungebremste Hinterrad liefert eine Bezugsgröße, die, wenn das Raddrehverhalten der übrigen Räder mit dieser verglichen werden, frühzeitig und vergleichsweise genau eine Blockier­ tendenz erkennen läßt. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß keines der Fahrzeugräder blockiert, was wiederum der Aufrechterhaltung der Fahrstabilität und Lenkbarkeit des Fahrzeugs dient. Natürlich ist die In­ kaufnahme der Unterbremsung eines Hinterrades von Nach­ teil.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage mit elektronisch gesteuerter Vorderachs- Hinterachs-Bremskraftverteilung zu schaffen, mit der ohne Beeinträchtigung der Fahrstabilität des Fahrzeugs der Bremskraftanteil der Hinterachse im Vergleich zu den bekannten Bremsanlagen dieser Art erhöht werden kann. Auf diese Weise soll eine bessere Annäherung an die ideale Bremskraftverteilung auf die Vorderachse und die Hinterachse erreicht werden.

Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 beschriebene Weiterbildung einer Bremsanlage der eingangs genannten Art gelöst werden kann.

Eine Reihe von besonders vorteilhaften Ausführungsarten der Erfindung sind in den beigefügten Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung geht davon aus, daß sich ein kurzer Brems­ weg nur durch eine möglichst hohe Ausnutzung des Haft­ beiwertes Reifen-Fahrbahn erreichen läßt, und daß ein Blockieren beider Hinterräder vor den beiden Vorder­ rädern verhindert werden muß, um eine ausreichende Seitenführungskraft an der Hinterachse zu erhalten und dadurch die Richtungsstabilität beim Bremsen sicher­ zustellen. Während jedoch die meisten der heute bekannten und ver­ wendeten Bremsanlagen und Bremskraftverteiler derart aufgebaut sind, daß im Normalfall, solange das System intakt ist, an beiden Rädern einer Achse jeweils der zumindest annähernd gleiche Bremsdruck wirkt, macht die Erfindung von der Überlegung Gebrauch, daß die Fahr­ stabilität des Fahrzeugs selbst bei einem blockierenden Hinterrad noch gewährleistet ist, wenn das zweite Hinterrad ungebremst oder schwach gebremst weiterläuft.

Im Zusammenhang mit dem Ausfall eines Bremskreises bei Anlagen mit diagonaler oder Rechts/Links-Bremskreis­ aufteilung wurde bereits rechnerisch nachgewiesen und praktisch erprobt, daß auch in dieser Ausnahmesituation bei blockierendem Hinterrad die Richtungsstabilität des Fahrzeugs erhalten bleibt.

Je nach Ausführungsart der Erfindung erfolgt bei jedem Bremsvorgang oder jeder Bremsbetätigung eine Umschaltung der Druckeinsteuerung zu dem anderen Hinterrad. Andererseits ist es auch möglich, die Umschaltung erst nach einer vorgegebenen Anzahl von Bremsungen, nach einem Zeitkriterium oder nach dem Zurücklegen einer bestimmten Fahrtstrecke vorzunehmen, wobei vorzugsweise jeweils bei gelöster Bremse umgeschaltet wird. Zur Sicherstellung einer gleichmäßigen Abnützung könnte der Wechsel von der einen zur anderen Hinterradbremse auch von der restlichen Bremsbelagdicke abhängig gemacht werden.

Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung bis zu einem vorgegebenen Grenzwert der Abbremsung, des Bremsdruckes oder einer abgeleiteten Bremsgröße beide Hinterrad­ bremsen mit gleichem Bremsdruck beaufschlagbar sind, und wenn bei Überschreiten dieses Grenzwertes der Bremsdruck wechselnd in einer der beiden Hinterradbremsen konstant bleibt oder nur gering im Vergleich zu der zweiten Hinterradbremse ansteigt. Der Grenzwert kann in Ab­ hängigkeit von der Verzögerung des Fahrzeuges, der Achslasten und/oder in Abhängigkeit von abgeleiteten Meßgrößen variierbar sein.

Der Bremsdruckmodulator der erfindungsgemäßen Brems­ anlage besteht im wesentlichen aus einem oder aus mehreren schaltbaren, beispielsweise elektromagnetisch oder hydraulisch betätigbaren Mehrwegeventilen. Als Ventileinrichtung zur wechselnden Druckeinsteuerung in die rechte und linke Hinterradbremse ist ein 4/2-Wege­ ventil besonders geeignet, das in seinen beiden Schalt­ stellungen jeweils einen Druckmittelweg von dem Brems­ druckgeber zu einer der beiden Radbremsen der Hinter­ achse auf Durchlaß schaltet und den Druckmittelweg zu der anderen Hinterradbremse sperrt oder den Durchfluß drosselt.

Wird anstelle des vorgenannten Ventils ein 4/3-Wege­ ventil eingesetzt, steht eine dritte Schaltstellung zur Verfügung, in der zweckmäßigerweise der Durchfluß zu beiden Hinterradbremsen gesperrt ist. Durch dosiertes Einschalten bzw. Öffnen des Durchflußweges kann mit einem solchen Ventil z. B. in Abhängigkeit von dem Brems­ druck oder von dem Bremsschlupf an der Vorderachse der Bremsdruck dosiert aufgebaut bzw. der Bremsdruckverlauf feinstufig gesteuert werden.

Die erfindungsgemäße Bremsanlage läßt sich mit geringem Herstellungsaufwand realisieren und ermöglicht dennoch eine erhebliche Verbesserung der Bremskraftverteilung. Das gering oder wesentlich geringer gebremste und daher zumindest nahezu schlupffrei abrollende Hinterrad ge­ stattet außerdem eine unmittelbare Messung der tatsäch­ lichen Fahrzeuggeschwindigkeit und Verzögerung, wodurch sich die Bildung einer Fahrzeug-Referenzgröße zur Steuerung der Bremskraftverteilung erheblich vereinfacht.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand der beigefüg­ ten Abbildung hervor.

Bei dieser schematisch dargestellten Bremsanlage sind die Vorder- und Hinterräder über 2 diagonale Druckmittelkreise 1 und 2 an einen Bremsdruckgeber 3 angeschlossen, der beispielsweise aus einem Tandem-Hauptzylinder in Verbindung mit einem unterdruck-Verstärker bestehen kann.

Die über ein Pedal auf den Bremsdruckgeber 3 einwirkende Kraft ist mit dem Pfeil F symbolisiert.

An den Bremsdruckgeber 3 sind die beiden Vorderräder VL, VR direkt, die Hinterrader HL, HR dagegen über einen Bremsdruckmodulator 4 angeschlossen.

In diesem Beispiel setzt sich der Bremsdruckmodulator 4 aus drei Mehrwegeventilen 5, 6, 7 zusammen. Die in ihrer Ruhelage gezeigten Ventile sind elektromagnetisch be­ tätigbar und werden von einer Elektronik 8 über die Signalleitungen 9, 10, 11 gesteuert. Dem Eingang der Elektronik 8 werden wiederum Meßsignale zugeführt, die mit Hilfe der Sensoren S₁ bis S₄ erzeugt werden und die Informationen über das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder übermitteln. Es handelt sich hier um induktive Meßwertaufnehmer, in denen mit Hilfe von mit den Rädern mitlaufenden Zahnscheiben 18-21 Spannungen induziert werden, deren Frequenzen der Drehbewegung der Räder proportional sind. Außerdem besitzt die Elektronik weitere Eingänge 13, an die z. B. Sensoren für den hydraulischen Druck in den Bremskreis 1, 2, Zeitglieder zur Bestimmung der Umschaltzeiten des Ventiles 5 usw. angeschaltet sein können.

Die Bremsdruckeinsteuerung in die Radbremse 16 oder 17 des Hinterrades ist allerdings erst möglich, nachdem das in Serie liegende 2/2-Wegeventil 6, 7 aus der darge­ stellten Ruhestellung in die Durchlaßstellung umge­ schaltet wurde. Es handelt sich nämlich bei der hier beschriebenen Bremsanlage um eine Vorrichtung, bei der die Bremskraftverteilung in Abhängigkeit von dem Brems­ schlupf an den Vorderrädern VL, VR derart gesteuert wird, daß sich an dem - je nach Schaltstellung des Ventiles 5 - angeschlossenen Hinterrad HR, HL stets eine annähernd gleiche oder ein wenig geringere Kraft­ schlußanstrengung einstellt, wie dies in der Deutschen Patentanmeldung P 33 01 948 beschrieben ist. Der Modulator 4 bzw. die Ventile 5, 6, 7 lassen sich, wenn dies zweckmäßig erscheint, auch durch ein einziges 4/3-Wegeventil ersetzen, das sich durch eine dritte Schaltstellung, in der beide Durchflußwege gesperrt sind, von dem in der Abbildung eingezeichneten Ventil 5 unterscheiden. Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Bremsanlage ändert sich dadurch nicht.

Eine weitere Variante gegenüber der dargestellten Brems­ anlage bzw. dem Bremsmodulator 4 besteht darin, durch zusätzliche Ventile oder durch eine zusätzliche Schalt­ stellung des Ventiles 5 unter bestimmten Bedingungen, z. B. bis zum Erreichen eines Bremsdruck-Grenzwertes, zunächst den Bremsdruckanstieg in den Hinterradbremsen 16, 17 beider Hinterräder HL, HR zuzulassen und erst nach weiterem Druckanstieg das erfindungsgemäße Ventil 5 in Funktion zu setzen bzw. den weiteren Bremsdruckanstieg an der Hinterachse auf eines der beiden Räder HL oder HR zu beschränken. In der zweiten Hinterradbremse wird bei dieser (nicht gezeigten) Ausführungsart der Erfindung der Bremsdruck bis zur Beendigung des Bremsvorganges konstant gehalten.

Der Vollständigkeit halber sei noch darauf hingewiesen, daß auch bei Verzicht auf die Ventile 6, 7 und auf die Sensoren S1 bis S4 durch ein Ventil 5, das abwechselnd den Druckmitteldurchlaß zum rechten und linken Hinterrad freigibt, ein erheblicher Fortschritt gegenüber den bisher bekannten und gebräuchlichen Bremskraftverteilern erzielt wird.

Ein Ersatz des 4/2-Wegeventiles 5 oder des gesamten Bremsdruckmodulators 4 durch eine entsprechende hydraulisch betätigte Ventileinrichtung ist ebenfalls möglich und gegebenenfalls vorteilhaft, wenn die Bremsanlage keine elektronische Steuerung besitzt.

Die Elektronik 8 kann durch eine festverdrahtete Logik oder durch programmgesteuerte Mikrocomputer verwirklicht werden.

Claims (11)

1. Kraftfahrzeug-, insbesondere Straßenfahrzeug-Bremsanlage mit elektronisch gesteuerter Vorderachs-/Hinterachs-Bremskraftverteilung, mit einem Bremsdruckgeber und mit einem elektronisch steuer­ baren Bremsdruckmodulator, der in den zu den Radbremsen der Hinterachse führenden Druckmittelwegen angeordnet ist und mit dem die Aufteilung des Bremsdruckes auf die Radbremsen der Vorderachse und der Hinterachse zur An­ näherung an die ideale Bremskraftverteilung variiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsdruckmodulator (4) Ventileinrichtungen (5) enthält, mit denen jeweils wechselnd in die Hinterradbremse (16, 17) auf einer Fahrzeugseite ein im Vergleich zur Hinterradbremse (17, 16) auf der anderen Fahrzeugseite höherer Bremsdruck einsteuerbar ist, so daß eines der beiden Hinterräder (HL, HR) den überwiegenden Anteil der der Hinterachse zugeteilten Bremskraft aufbringt.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1 dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wechsel der Einsteuerung höheren Bremsdruckes von der einen zur anderen Fahrzeugseite bei jedem Bremsvorgang stattfindet.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wechsel der Einsteuerung höheren Bremsdruckes von der einen zur anderen Fahrzeug­ seite nach einer vorgegebenen Anzahl von Bremsvorgängen stattfindet.

4. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Wechsel der Einsteuerung höheren Bremsdruckes von der einen zur anderen Fahrzeug­ seite nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne oder einer vorgegebenen Wegstrecke stattfindet, wobei der Wechsel bei nicht betätigter Bremse erfolgt.

5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bis zu einem vorge­ gebenen Grenzwert der Abbremsung, des Bremsdruckes oder einer abgeleiteten Meßgröße beide Hinterradbremsen (16, 17) mit gleichem Bremsdruck beaufschlagt werden, und daß bei Überschreiten des Grenzwertes der Bremsdruck jeweils wechselnd in einer der beiden Hinterradbremsen (16, 17) konstant bleibt oder sich mit geringerer Steigung als in der anderen Hinterradbremse (17, 16) erhöht.

6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Grenzwert in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung, der Achslast und/oder abge­ leiteter Größen variierbar ist.

7. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsdruckmodu­ lator (4) im wesentlichen aus einem oder mehreren schaltbaren Mehrwegeventilen (5, 6, 7) besteht.

8. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventileinrichtung (5) zur wechselnden Einsteuerung höheren Bremsdruckes in die rechte und linke Hinterradbremse (16, 17) ein 4/2-Wegeventil vorgesehen ist, das in seinen beiden Schaltstellungen jeweils einen Druckmittelweg von dem Bremsdruckgeber (1) zu einer Hinterradbremse (16, 17) auf Durchlaß schaltet und den Druckmittelweg zu der anderen Hinterradbremse (17, 16) sperrt.

9. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventileinrichtung (5) zur wechselnden Einsteuerung höheren Bremsdruckes in die rechte und in die linke Hinterradbremse (16, 17) ein 4/2-Wegeventil vorgesehen ist, das in seinen beiden Schaltstellungen jeweils einen ungedrosselten und einen gedrosselten Durchfluß zu den beiden Hinterradbremsen (16, 17) freigibt.

10. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrwegeventile (5, 6, 7) des Bremsdruckmodulators (4) elektromagnetisch oder hydraulisch betätigbar sind.

11. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsdruck­ modulator (4) im wesentlichen aus einem 4/3-Wegeventil besteht, das in seiner ersten und zweiten Schaltstellung jeweils den Druckmittelweg zu einer der beiden Hinter­ radbremsen (16, 17) durchschaltet und gleichzeitig den Druckmittelweg zu der anderen Hinterradbremse sperrt oder drosselt, und daß in einer dritten Schaltstellung die Druckmittelwege zu beiden Hinterradbremsen (16, 17) gesperrt sind.