DE3429156A1 - Verfahren und schaltungsanordnung zur ueberwachung und steuerung einer schlupfgeregelten bremsanlage - Google Patents

Verfahren und schaltungsanordnung zur ueberwachung und steuerung einer schlupfgeregelten bremsanlage

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Description

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Verfahren und Schaltungsanordnung zur Überwachung und Steuerung einer schlupfgeregelten Bremsanlage
Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Überwachung und Steuerung einer schlupfgeregelten Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, bei dem das Raddrehverhalten ermittelt und beim Erkennen einer Blockiertendenz der Bremsdruck in den Radbremsen des betroffenen Rades oder in der Radgruppe, der das Blockier-tendenz zeigende Rad angehört, zeitweise konstant gehalten oder variiert, d.h. abgesenkt und ggf. wieder erhöht wird. Schaltungsanordnungen zur Durchführung der Verfahren sind ebenfalls Gegenstand der Erfindung.
Mit Hilfe von schlupfgeregelten Bremsanlagen wird bekanntlich auch bei ungünstigen Straßenverhältnissen, insbesontiere Schnee- oder Eisglätte, und bei Panikbremsungen durch zeitweises Reduzieren oder Konstanthalten des Bremsdruckes das Blockieren der Fahrzeugräder verhindert, mit dem Ziel, die Fahrstabilität und Lenkfähigkeit des Fahrzeugs zu erhalten und dennoch, da der Bremsdruck nur gerade so weit wie notwendig abgesenkt
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wird, einen kurzen Bremsweg zu erreichen. Nach dem Einsetzen der Schlupfregelung wird also prinzipbedingt der Bremdruckverlauf in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten, den übertragbaren Bremsmomenten usw. zeitweise konstant gehalten oder gar gesenkt. Es ist daher verständlich, daß Fehlfunktionen des Reglers nicht nur die Wirkung der Schlupfregelung aufheben sondern, z.B. durch zu starkes Absenken des Bremsdruckes, zu langsame Reaktion usw., gefährliche Situationen verursachen können.
Maßnahmen und Schaltungen zur Überwachung von· schlupfgeregolten Bremsanlagen sind daher in vielfältiger Art bekannt. Eine Mindestanforderung geht dahin, beim Auftreten eines Fehlers zumindest den Zustand herzustellen, der ohne Schlupfregelung gegeben wäre. Hierzu wird beim Erkennen eines Fehlers die Schlupfregelung ausgeschaltet und dieser Zustand dem Fahrer signalisiert.
Ferner ist es schon bekannt, bei hydraulischen Bremsschlupfregelanlagen den Druck in der Hydraulikquelle und den Flüssigkeitsstand bzw. die Flüssigkeitsmenge im Hydrauliksystem zu überwachen und beim Erkennen von Defekten die Anlage teilweise oder vollständig abzuschalten, indem z.B. die Druckabbauventile gesperrt oder nicht freigegeben werden (DE-OS 32 32 051.5 und DE-OS 32 32 052.3).
Das Überwachen der Ventile, die üblicherweise in den Druckmittelwegen von dem Bremsdruckgeber zu den Radbremsen einerseits und von der Radbremse zu einem Ausgleichsbehälter andererseits eingefügt sind und mit denen das Konstanthalten des Bremsdruckes und der Druck-
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abbau gesteuert wird, ist ebenfalls schon bekannt. Mit der Schaltung nach der DE-PS 22 51 442 wird durch Messung des Ventilstromverlaufes auf die mechanische Bewegung des Magnetventilankers geschlossen.
Die Ventilüberwachung ist allerdings sehr aufwendig und relativ unzuverlässig, weil durch die bekannten Schaltungen nur Fehler bestimmter Art zu erkennen sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit und Zuverlässigkeit von schlupfgeregelten Bremsanlagen zu erhöhen und insbesondere die durch Überbremsen der Hinterräder infolge fehlerhafter Regelung verursachte Schleudergefahr zu beseitigen. Während nämlich nichtgeregelte Bremsanlagen derart ausgelegt sind, daß die Hinterräder erst nach dem Blockieren der Vorderräder zum Stillstand kommen können, ist es z.B. beim Ausfall oder Klemmen eines Hinterrad-Druckabbauventils durchaus denkbar, daß nur die Hinterräder blockieren, der Bremsdruck an den Vorderrädern dagegen weitergeregelt wird. Dieser Fahrzustand wäre äußerst kritisch, weil für das Fahrzeug wegen der geringen Seitenführung der stillstehenden Hinterräder eine hohe Schleudergefahr bestände.
Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe in einfacher und technisch fortschrittlicher Weise mit einem Verfahren und einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art gelöst werden kann, deren Weiterbildung darin besteht, daß bei einer Fehlfunktion der Schlupfregelung, die zum Blockieren oder zu einer unzulässig starken Blockierneigung eines Hinterrades führt, die Schlupfre-
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gelung der Vorderräder für die Dauer der Fehlfunktion odor bis zur Beendigung des laufenden Bremsvorganges stillgelegt oder abgeschaltet wird. Das Ansprechen der Überwachung kann dabei von Verzögerungs- oder Schlupfschwellwerten und/oder von Zeitkriterien, z.B. Dauer der Verzögerungsphase, abhängig sein.
Ein anderer Lösungsweg für diese Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß bei einer Fehlfunktion, die zum Blockieren oder zu einer zu starken Blockierneigung eines Hinterrades führt, die Schlupfregelung der Vorderräder, je nach den Raddrehverhalten des zweiten Hinterrades, weiterhin aufrechterhalten, stillgelegt oder abgeschaltet wird.
Bevorzugte Ausführungsarten dieser Verfahren und Schaltungsanordnungen zur Durchführung der Verfahren sind in den beigefügten Unteransprüchen beschrieben.
Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird also das mit der schlupfgeregelten Bremsanlage ausgerüstete Fahrzeug gegen Fehler und Fehlfunktionen unterschiedlicher Art abgesichert, nämlich gegen mechanische und elektrische Fehler, die zu einer Überbremsung der Hinterachse und Weiterregelung der Vorderachse und dadurch zu einer hohen Schleudergefahr führen könnten.
Die Maßnahmen nach der Erfindung sind u.a. auch für Breasschlupfregelanlagen geeignet, bei denen der Bremsdruck in den beiden Hinterrädern über ein gemeinsames Einlaß- und Auslaß-Ventilpaar synchron geregelt wird, wobei der Bremsdruck von der Regelung nach dem "select-·
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low-"Au&wahlkriterium gewählt wird und sich somit nach dem Hinterrad mit dem schlechteren Straßenkontakt richtet. Ein Fehler in der Ansteuerung oder ein Hängen des gemeinsamen Auslaßventiles könnte ohne die erfindungsgemäße Weiterbildung zum gleichzeitigen Blockieren beider Hinterräder führen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten Abbildung hervor, die in schematisch vereinfachter Darstellungsweise das Prinzip sowie den hydraulischen und elektrischen Schaltplan einer schlupfgeregelten Bremsanlage wiedergibt.
Nach dieser Abbildung besteht die Anlage aus einem Bremsdruckgeber 1, an den drei hydraulisch getrennte Druckmittelkreise 2,3,4 angeschlossen sind. Es handelt sich hier beispielsweise um einen hydraulischen Bremskraftverstärker 5, der baulich mit einem Tandem-Hauptzylinder 6 vereinigt ist. Mit einem derartigen bekannten Gerät wird im Normalfall in den einzelnen Kreisen 2,3,4 ein Bremsdruck aufgebaut, der zu der auf ein Bremspedal 7 einwirkenden Fußkraft F annähernd proportional ist. Die Hilfsenergie zur Verstärkung der Kraft F wird dabei einer HnIfsenergiequelle entnommen, die im wesentlichen aus einer Hydraulikpumpe B mit dem zugehörigen Rückschlagventil 9 und aus einem Druckspeicher 10 besteht. Die Saugseite der Pumpe 8 ist mit. einem Ausgleichs- und Vorratsbehälter 11 verbunden, der außerdem den Hauptzylinder 6 mit Druckmittel versorgt.
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Die Arbeitskolben 12,13 des Tandem-Hauptzylinders 6 und die zugehörigen Rückstellfedern 14,15 sind ebenfalls in der Abbildung angedeutet.
In dem hier geschilderten Ausführungsbeispiel· sind die beiden Vorderräder VR,VL jeweils an einen Druckmittelkreis 2,3 des Hauptzylinders 6 und die beiden Hinterräder HR, HL an den Kreis 4 des Bremskraftverstärker^ 5 an-9eschlossen. Jeder Druckmittelkreis ist mit einem Ein- und Auslaß-Ventilpaar 16,17;18,19;20,21 ausgerüstet, mit dessen Hilfe somit der Bremsdruck in den Radbremsen der Vorderräder VR,VL individuell und in den Hinterrädern HR,HL gleichphasig geregelt werden kann.
Alle Ventile sind hier als elektromagnetisch betätigbare 2/2-Wegeventile ausgebildet, von denen die Einlaßventile 16,18,20 in der Grundstellung, d.h. solange sie nicht erregt werden, auf Durchlaß geschaltet sind, während die Auslaßventile 17,19,21 in der Grundstellung gesperrt sind und erst nach elektromagnetischer Erregung bzw. Umschaltung Druckmittelcibfluß über die Rückflußleitung 22 in den Ausgleichsbehälter 11 zulassen. Anlagen dieser Art enthalten außerdem hier nicht dargestellte ventilgesteuerte Druckmittelwege, über die Druckmittel aus dem Hilfsenergieversorgungssystem (8,9,10) in die statischen Kreise 2,3 nachgeliefert wird. Dies ist notwendig, um die in der Druckabbauphase über die Auslaßventile 17,19 in den Behälter 11 abfließende Druckmittelmenge auszugleichen.
Jedes Fahrzeugrad VR,VL,HR,HL ist außerdem -nit einem Sensor 23,24,25,26, z.B. einem induktiven Meßwertaufneh-
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mer, zur Ermittlung des Raddrehverhaltens ausgerüstet. Die Informationen werden in Form von elektrischen Signalen über die Sigalleitungen den in dem Block 27 zusammengefaßten elektronischen Schaltkreisen zugeleitet, in denen die Signale aufbereitet und logisch verknüpft werden. In Abhängigkeit von diesen Sensorsignalen, die an den Eingängen E1 - E anliegen, werden in dem Block 27 Bremsdruck-Steuersignale erzeugt, die über die Ausgänge A, - A6 den 2/2-Wegeventilen 16 - 21 zugeführt werden, die hier als Bremsdruckmodulatoren dienen und mit denen der Bremsdruck in den Radbremsen der einzelnen Räder gesteuert wird.
Diti Schaltkreise in dem Block 27 können als festverdrahtete elektronische Logikschaltungen, aber auch als programmierbare Schaltkreise, beispielsweise Microcomputer, ausgebildet sein.
Ein symbolisch durch die gestrichelte Abtrennung dargestellter Bestandteil 28 der elektronischen Schaltungen oder des Microcomputers dient erfindungsgemäß zur Überwachung und Steuerung der bremsschlupfgeregelten Bremsanlage; die Funktionen können auch durch Prograronschritte realisiert v/erden. Aus dera Raddrehverhalten, das mit den Sensoren 23 - 26 überwacht wird, lassen sich nämlich Fehlfunktionen der Schaltung oder der Ventile erkennen, die die Hinterräder HR,HL zum Blockieren bringen und damit die Fahrstabilität des Fahrzeugs gefährden können. Sobald der Schlupf und/oder die Verzögerung eines oder gar beider Fahrzeugräder Werte überschreiten, die bei intakter Regelung und ausreichend schnellem Bremsdruckabbau nicht erreicht werden dürften, "wertet- dies die
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Überwachungsschaltung 28 als Fehler und legt sofort die Schlupfregelung der Vorderräder VR,VL still. In den Radbreinsen der Vorderräder wird daher ebenfalls ein Bremsdruck aufgebaut, der die Vorderräder VR,VL zum Blockieren bringt. Das Fahrzeug verliert dadurch seine Lenkfähigkeit, doch wird die Schleudergefahr, die von den blockierten, nur sehr geringe Seitenführungskräfte aufnehmenden Hinterrädern ausgeht, beseitigt oder auf ein Minimum reduziert.
Die Dauer und die Art des Eingriffs in die Regelung ist von verschiedenen Parametern abhängig. Blockiert ein Hinterrad, während das andere stabil läuft und weiterhin hohe Seitenführungskräfte aufzunehmen vermag, ist es zweckmäßig, die Regelung der Vorderräder frühestens nach der Beendigung des Bremsvorganges stillzusetzen oder abzuschalten. Eine einmalige und sehr kurze Überschreitung der Blockiergrenze eines oder beider Hinterräder sollte nur zum vorübergehenden Stillsetzen der Vorderrad-Regelung führen, weil der Fehler, z.B. verursacht durch ein schwergängiges Ventil, offensichtlich vorübergehender Natur war und daher auf die vollständige Regelung und die Lenkbarkeit der Vorderräder nicht verzichtet zu werden braucht.
Ändere Fehler, die aufgrund ihrer Dauer und ihres Charakters auf einen Defekt schließen lassen, führen dagegen zum Abschalten der Regelung und Signalisierung des Defektes bis zum Verschwinden des Fehlers, bis zur Überprüfung der Anlage oder bis zur Reparatur.
Ferner ist es in vielen Ausführungsbeispielen der Erfin-
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dung zweckmäßig, die Ansprechschwellen der Überwachungsschaltung 28, insbesondere die Schlupf- und Beschleunigungs-Schwellwerte, in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit zu variieren. Da bei sehr geringen Geschwindigkeiten unter ungünstigen Bedigungen ein kurzzeitiger Stillstand eines oder beider Hinterräder eintreten kann und ungefährlich ist, wird in einer Ausführungsart der Erfindung die geschilderte Überwachung und das Sperren der Vorderradregelung beim Blockieren eines oder des zweiten Hinterrades unterhalb einer Geschwindigkeitsschwelle von beispielsweise 15 - 20 km/h gesperrt .
Anstelle individueller Sensoren 25,26 für die Hinterräder kann auch ein sogenannter Mittensensor, z.B. am Kardanantrieb, verwendet werden, wobei dann ebenfalls aus dem Raddrehverlauf, wenn auch mit etwas komplizierterer Auswertung der Sensorsignale, erkannt werden kann, ob nur ein Hinterrad oder auch das zweite Hinterrad eine derart starke Blockierneigung zeigt, daß dies auf einen Fehler in der Hinterradregelung hinweist.

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Überwachung und Steuerung einer schlupfgeregelten Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, bei dem das RaddrehvernaIt'en ermittelt und beim Erkennen einer Blockiertendenz der Bremsdruck in den Radbremsen des betroffenen Rades oder in der Radgruppe, der das Blockiertendenz zeigende Rad angehört, zeitweise konstant gehalten oder variiert wird, dadurch g e kennzeichnet, daß bei einer Fehlfunktion der Schlupfregelung, die zum Blockieren oder zu einer unzulässig starken Blockierneigung eines Hinterrades (HL,HR) führt, die Schlupfregelung der Vorderräder (VL,VR) für die Dauer der Fehlfunktion oder bis aur Beendigung des laufenden Bremsvorganges stillgelegt oder abgeschaltet wird.
    2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlupfregelung der Vorderräder (VL,VR) nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Schlupf-Schwellwertes an einem Hinterrad (HL,HR) stillgelegt, oder abgeschaltet wird.
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    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Schlupfregelung der Vorderräder (VL,VR) nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Verzögerungs-Schwellwertes an einem Hinterrad (HL,HR) stillgelegt oder abgeschaltet wird.
    4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlupfregelung der Vorderräder (VL,VR) nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Verzögerungs-Schwellwertes an einem Hinterrad (HL,HR) in Abhängigkeit von der Dauer der Verzögerungsphase stillgelegt oder abgeschaltet wird.
    5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfregelung der Vorderräder (VL,VR) nach dem Überschreiten eines vorgegebenen Verzögerungs-Schwellwertes und einer vorgegebenen maximalen Verzögerungsdauer stillgelegt oder abgeschaltet wird.
    6. Verfahren zur Überwachung und Steuerung einer schlupfgeregelten Bremsanlage, bei dem das Raddrehverhalten ermittelt und beim Erkennen einer Blockiertendenz der Bremsdruck in den Radbremsen des betroffenen Rades oder in der Radgruppe, der das Blockiertendenz zeigende Rad angehört, zeitweise konstant gehalten oder variiert" wird, dadurch g e kennzei chnet , daß bei einer Fehlfunktion der Schlupfregelung, die zum Blockieren oder zu einer unzulässig starken Blockierneigung eines Hinterrades (HL,HR) führt, die Schlupfregelung der Vor-
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    derräder (HL,HR) in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten des zweiten Hinterrades weiterhin aufrechterhalten, stillgelegt oder abgeschaltet wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlupfregelung der Vorderräder stillgelegt oder abgeschaltet wird, sobald der Schlupf des zweiten Hinterrades einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet.
    8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlupfregelung der Vorderräder (VL,VR) stillgelegt oder abgeschaltet wird, sobald die Verzögerung des zweiten Hinterrades (HL,HR) einen vorgegebenen Verzögerungs-Schwellwert überschreitet.
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Schlupf- und/oder Verzögerungs-Schwellwerte in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer der Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Bezugsgröße variabel sind.
    10. Verfahren zur Überwachung und Steuerung einer schlupfgeregelten Bremsanlage, bei dem das Raddreh— verhalten ermittelt und beim Erkennen einer Blockiertendenz der Bremsdruck in den Radbremsen des betroffenen Rades oder in der jeweiligen Radgruppe zeitweise konstant gehalten oder variiert wird, dadurch cj e k e η η ζ e i c h η e t , daß beim Blockieren beider Hinterräder (HL,HR) oder bei einem
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    zu hohen Schlupf und/oder zu hoher Verzögerung der Hinterräder (HL,HR) der Bremsdruck in den Radbremsen der Vorderräder (VL,VR) mindestens bis zum Stillstand der Räder erhöht wird.
    11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in. den Radbremsen der Vorderräder (VL,VR) erst nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Beginn des Blockierzustandes erhöht wird.
    12. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 5, mit Sensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens, mit Schaltkreisen zu Verarbeitung und logischen Verknüpfung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Bremsdruck-Steuersignalen, mit denen die in den Druckmittelwegen von einem Bremsdruckgeber zu den einzelnen Radbremsen oder Radbrems-Gruppen eingefügte Druckmodulatoren steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet , daß diese bei einem Blockieren eines Hinterrades (HL,HR) oder bei einer unzulässigen, auf eine Fehlfunktion der Regelung hinweisenden Blockiertendenz an einem Hinterrad (HL,HR) die Schlupfregelung der Vorderräder (VL,VR) für die Dauer der Fehlfunktion oder bis zur Beendigung des laufenden Bremsvorganges stillegt oder abschaltet.
    13« Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 6-8, mit Sensoren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens, mit Schaltkreisen zu Verarbeitung und logischen Verknüpfung der Sensorsi-
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    — 5 —
    gnale und zur Erzeugung von Bremsdruck-Steuersignalen, rait denen die in den Druckmittelwegen von einem Bremsdruckgeber zu den einzelnen Radbremsen oder Radbr eins -Gruppen eingefügte Druckmodulatoren steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet ,. daß diese bei einem Blockieren eines Hinterrades (HL,bR) oder bei einer unzulässigen, auf eine Fehlfunktion der Regelung hinweisenden Blockiertendenz an einem Hinterrad (HL,HR) die Schlupfregelung der Vorderräder (VL,VR) in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten des zweiten Hinterrades (HR,HL) weiterhin aufrechterhält, stillegt oder abschaltet.
    14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet , daß die Stillegung oder Abschaltung der Vorderrad-Schlupfregelung bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit, d.h. bei unter einem vorgegeben Grenzwert liegender Fahrzeuggeschwindigkeit, gesperrt ist.
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