DE4034688A1

DE4034688A1 - Antiblockierregelvorrichtung

Info

Publication number: DE4034688A1
Application number: DE4034688A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Nisshinbo Industries Inc; Nisshin Spinning Co Ltd
Current assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Priority date: 1989-11-29
Filing date: 1990-10-31
Publication date: 1991-06-06
Anticipated expiration: 2010-11-01
Also published as: JP2759834B2; US5445445A; DE4034688C2; JPH03169769A

Description

Die Erfindung betrifft eine Antiblockierregelvorrichtung für Kraftfahrzeuge zur Gewährleistung oder Sicherung von Fahrstabilität, Lenkbarkeit und verkürztem Bremsweg.

Es sind bereits verschiedene Antiblockierregelvorrichtungen zur Verhinderung eines Blockierens oder Rutschens eines Fahrzeugrads durch Steuerung des Senkens, Haltens oder Er höhens des Bremsmitteldrucks unter Verwendung einer elek tronischen Steuer- oder Regeleinrichtung entwickelt wor den.

Eine Antiblockierregelvorrichtung besteht allgemein aus Raddrehzahl- oder -geschwindigkeits-Meßeinheiten, einer Recheneinheit zum Berechnen eines Schlupfverhältnisses an hand der Radgeschwindigkeit und der Beschleunigung sowie einer Steuereinheit zum Steuern jeder Radbremskraft auf der Grundlage eines Ausgangssignals von der Recheneinheit; sie dient zum Verzögern eines Fahrzeugs unter Regelung eines geeigneten Schlupfverhältnisses des Rads durch Steuern bzw. Regeln des Brems(mittel)drucks entsprechend den Schlupfzuständen der Räder.

Bekannte Antiblockierregelvorrichtungen umfassen eine sog. Diagonalanlage, welche Vorder- und Hinterräder paarweise ansteuert, und eine Vertikal- oder Parallelanlage, bei wel cher rechte und linke Räder jeweils paarweise angesteuert werden.

Eine bisherige Antiblockierregelvorrichtung ist mit folgen den Mängeln behaftet:

a) Eine praktisch ideale Antiblockier- oder auch Anti schlupfregelung kann durch Vorsehen einer (eines) Bremsdruckregelvorrichtung und -kreises, die jedes Rad (an)steuern, realisiert werden. Neben dieser (diesem) Regelvorrichtung und -kreis sind dabei jedoch ein(e) zusätzliche(r) Regelschaltung oder -kreis, ein(e) Sicherheits-Überwachungsschaltung oder -kreis und verschiedene andere Bauteile für jedes Rad er forderlich, was höhere Kosten und notwendigerweise einen größeren Einbauraumbedarf bedingt.
b) Sowohl bei der Diagonal- als auch der Parallelkreis- Regelvorrichtung ist es strukturell bzw. konstruk tionsmäßig unmöglich, den Bremsflüssigkeits- bzw. -mitteldruck für jedes der einander paarweise zuge ordneten Räder unabhängig zu regeln. Unter Fahrbahn bedingungen unterschiedlichen oder variierenden Reibbeiwerts wird daher der Bremsdruck für jedes Rad, das einem anderen in einem Paar zugeordnet ist, entsprechend dem Radverhalten an der Seite des niedrigeren Reibbeiwerts geregelt, was zu einer längeren Bremsstrecke führt, weil die Bremskraft am Rad auf der Seite des höheren Reibbeiwerts zu niedrig und damit ungenügend ist.
c) Die JP-OS 59-2 06 248 beschreibt ein Diagonal(kreis) bremssystem. Dabei ist jedoch die gleichzeitige Regelung der Bremsdrücke der beiden Räder, die an zwei Druckmittelkreise angeschlossen bzw. in diese eingeschaltet sind, im Vergleich zu einem Brems system mit drei oder vier Paaren von Steuerleitungen mangelhaft.
d) Die EP-PS 51 801 beschreibt eine Diagonal-Zweikreis bremsanlage mit einer verkleinerten Zahl von Steuer leitungen, bei welcher ein einziger Druckmodulator für einen Druckmittelkreis vorgesehen ist und das sog. Select High/Select Low-Prinzip angewandt wird, um vorübergehend oder zeitweilig die Druckregelung beider Kreise mit einer bestimmten Form zu bestimmen und da mit den Bremsdruck unter veränderlichen Bedingungen günstig zu regeln. Mit dieser Anlage können jedoch Fahrstabilität und Lenkbarkeit nicht gewährleistet werden, weil diese zugunsten der Bremsstrecke beein trächtigt bzw. vernachlässigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer Antiblockierregelvorrichtung, welche den beiden Er fordernissen der Verkürzung einer Anhalte- oder Brems strecke sowie der Sicherung von Fahrstabilität und Lenk barkeit des Fahrzeugs gleichzeitig Rechnung zu tragen vermag.

Gegenstand der Erfindung ist eine Antiblockierregelvor richtung mit Druckmittel(brems)kreisen, die in zwei Leitungen von einem Hauptbremszylinder vorgesehen und diagonal mit jeweiligen Radbremsen verbunden sind, je einem in jeden Druckmittelkreis eingeschalteten Einlaß ventil und je einem in einen jeweiligen Rücklaufkreis eingeschalteten Auslaßventil, wobei Einlaß- und Auslaß ventile auf der Grundlage von Radgeschwindigkeiten oder -drehzahlen (an)steuerbar sind, die gekennzeichnet ist durch je ein Öffnungs/Schließventil, das in einen Druck mittelkreis eingeschaltet ist und einen Druckmittelkreis zwischen einem Auslaß jedes Einlaßventils und jeder Vor derradbremse sowie einen Druckmittelkreis zwischen einem Einlaß jedes Auslaßventils und jeder Hinterradbremse verbindet und das im unbetätigten Zustand offen ist, und einen Steuerkreis zum Steuern des Öffnens und Schließens des Öffnungs/Schließventils zur Ermöglichung einer unab hängigen Regelung des Bremsdrucks an dem Vorder- und dem Hinterrad, die einander über den (betreffenden) Druck mittelkreis paarweise zugeordnet sind.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfin dung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Antiblockierregelvorrichtung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Antiblockierregelvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

a) Aufbau

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Bremsdruckgeber 1 erste und zweite Druckmittelkreise 2 und 3, die abhängig von einem Flüssigkeits- oder Bremsmitteldruck getrennt sind und über welche Radbremsen 4-7 für Vorderräder FL und FR so wie Hinterräder RR und RL diagonal miteinander verbunden sind.

Der Bremsdruckgeber 1 besteht aus einem Bremskraftver stärker 8, einem Haupt(brems)zylinder 9 und einem Brems mittel-Behälter 17.

Eine Hilfsdruckquelle 10 liefert zusätzliche oder Hilfs energie zu den Druckmittelkreisen 2, 3. Sie besteht aus Rückschlagventilen 11, 12, Bremsmittel-Pumpen 13, 14 und einem Elektromotor 15 für den Antrieb der Pumpen 13, 14.

Der Behälter 17 dient zur Zuspeisung des Bremsmittels zum Hauptzylinder 9. Er ist auch so geschaltet, daß er Brems mittel zu den Saugseiten der Pumpen 13, 14 liefert, und auch mit einem Rückführkreis 18 zum Rückspeisen (to correct) des Bremsmittels bzw. für Bremsmittelausgleich verbunden.

Weiter vorgesehen sind Einlaßventile 19, 20 und Auslaßven tile 21, 22, die unter Bildung einer Antiblockierventil einheit in die ersten und zweiten Druckmittelkreise 2 bzw. 3 eingeschaltet sind. Diese Ventile 19-22 wirken als elektromagnetisch betätigte Zweiöffnungs/Zweistellungs- Ventile. Da die Vorrichtungen zum Steuern dieser Ventile 19-22 und entsprechende Steuersysteme dafür (z. B. Sen soren zum Messen der Drehung oder Drehzahl der Räder sowie elektronische Schaltungen und Vorrichtungen zum arithmetischen Verarbeiten der Radsensorsignale und zum Steuern des Schaltens der elektromagnetischen Ventile 19-22) an sich bekannt sind, sind sie vorliegend nicht näher be schrieben.

Im unbetätigten Zustand sind die Einlaßventile 19, 20 normalerweise offen und die Auslaßventile 21, 22 normaler weise geschlossen.

b) Druckregeleinrichtung für gleichen Druckmittelkreis

Ein Merkmal der Erfindung besteht in der Einschaltung von steuerbaren Öffnungs/Schließventilen 23, 24, die von den genannten Ventilen 19-22 unabhängig sind, in die Strecke des ersten und zweiten Druckmittelkreises 2 bzw. 3.

Jedes Öffnungs/Schließventil 23, 24 besteht aus einem elektromagnetischen Ventil zur Bildung eines Kreises, der den Bremsdruck für ein Paar Vorder- und Hinterräder über jeden Druckmittelkreis 2 bzw. 3 unabhängig zu regeln ver mag.

Insbesondere ist das Öffnungs/Schließventil 23 in den ersten Druckmittelkreis 2 zwischen Einlaßventil 19 und Radbremse 4 des Hinterrads RR eingeschaltet, während das Öffnungs/Schließventil 24 in den zweiten Druckmittelkreis 3 zwischen Einlaßventil 20 und Radbremse 7 des Hinterrads RL eingeschaltet ist.

Die Bremsdrücke an den Hinterrädern RR, RL können somit zweckmäßig und unabhängig von den Vorderrädern FL, FR ge regelt werden, wodurch die Bremsstrecke verkürzt wird und Fahrstabilität und Lenkbarkeit erhalten bleiben.

Die genannten Ventile 23, 24 sind im unbetätigten Zustand offen. Ihre Ansteuerung (Betätigung) wird auf der Grund lage einer Änderung der Geschwindigkeit (oder Drehzahl) jedes Hinterrads (Schlupfverhältnis und Verzögerung) bestimmt. Die Bestimmung des Schaltens der genannten Ventile 23, 24 findet wie folgt statt: Wenn im gleichen Regelkreis das Vorderrad FL nicht zum Blockieren neigt, während das Hinterrad RR zum Blockieren neigt oder bereits blockiert, wird das betreffende Öffnungs/Schließventil 23 geschlossen, und das Auslaßventil 21 in der gleichen Lei tung wird zum Schließen (Druckhalten) oder Öffnen (Druck senkung) angesteuert.

Wenn - unabhängig vom Zustand des Hinterrads RR - das Vor derrad FL im gleichen Regelkreis zum Blockieren neigt, so daß eine Drucksenkung erforderlich ist, wird das Öffnungs/ Schließventil 23 zum Öffnen angesteuert. Dabei werden das Einlaßventil 19 geschlossen und das Auslaßventil 21 ge öffnet.

Im zweiten Druckmittelkreis 3 erfolgt die Regelung (oder Ansteuerung) in analoger Weise zum ersten Druckmittel kreis 2.

Dies bedeutet, daß jedes der genannten Ventile 23, 24 un abhängig zum Öffnen oder Schließen ansteuerbar ist.

Die Öffnungs/Schließventile 23, 24 gehen unter den im folgenden angegebenen Bedingungen auf einen ständig ge öffneten Zustand über:

1. Wenn das (jeweilige) Hinterrad RR oder RL nicht zum Blockieren neigt oder (noch) nicht blockiert; dabei ist eine Bremsdruckerhöhung am Hinterrad RR oder RL nötig, und die Ventile öffnen für kurze Zeit.
2. Wenn das Vorderrad FL oder FR im betreffenden Kreis zum Blockieren neigt und damit eine Drucksenkung nötig macht; zur Drucksenkung am Vorderrad FL oder FR öffnet das betreffende Öffnungs/Schließventil 23 bzw. 24 für eine kurze Zeit.
3. Wenn unter Antiblockierregelbedingungen der Fahrer (das Fahrzeug) anhält oder vollständig abbremst und keines der Räder eine Blockierneigung zeigt oder das Fahrzeug unter Antiblockierregelung vollständig zum Stillstand kommt, gehen die Ventile auf den Daueroffenzustand über.
4. Wenn eine Ausfallsicherheitsfunktion (gegen Ausfall von Sensor(en), elektromagnetischen Ventilen usw.) der Antiblockierregelvorrichtung anspricht und die Antiblockierregelung beendet und/oder (für weiteren Betrieb) hemmt, so daß ein Übergang auf den normalen Bremsbetrieb erfolgt (elektrische Operation wird vollständig abgeschaltet, Öffnungs/Schließventil 23 oder 24 bleibt offen).

Mit anderen Worten: wenn Vorder- und Hinterrad im selben Regelkreis auf einer Fahrbahnfläche variierenden Reibungs koeffizienten oder Reibbeiwerts abgebremst werden, (und) der Bremsdruck der Vorderräder FL und FR höher geregelt werden soll als derjenige der Hinterräder RR und RL (Druckerhöhung, -halten oder -senkung), schließt oder öffnet jedes der genannten Ventile 23, 24 vorzugsweise unabhängig vom betreffenden Einlaßventil 19, 20 und Aus laßventil 21, 22.

Arbeitsweise

Im folgenden ist die Arbeitsweise der Antiblockierregel vorrichtung unter wechselnden Zuständen der Fahrbahn(ober) fläche, auf welcher die Vorder- und Hinterräder abrollen, näher erläutert.

Der Bremsdruckgeber 1 liefert Bremsmitteldruck, wenn ein Bremspedal 16 niedergedrückt wird, und der Bremsmittel druck wird über ersten und zweiten Bremsmittelkreis 2, 3 zu den Radbremsen 4-7 übertragen, um die Vorderräder FL, FR und die Hinterräder RR, RL abzubremsen.

In diesem Fall findet die Antiblockierregelung (ange nommenermaßen) in Abhängigkeit von den Schlupf- oder Rei bungsbedingungen (skidding conditions) jedes Rads wie folgt statt:
Rechtes Vorderrad (FR) : µ = 0,8
Linkes Vorderrad (FL) : µ = 0,2
Rechtes Hinterrad (RR) : µ = 0,8
Linkes Hinterrad (RL) : µ = 0,2.

Die obige Kombination der Reibbeiwerte beruht auf der Voraussetzung oder Annahme, daß die linken Räder eine vereiste Fläche und die rechten Räder eine (eisfreie) Asphaltfahrbahnfläche befahren.

Wenn die Reibung zwischen jedem Rad und der Fahrbahn den oben angegebenen Verhältnissen entspricht, muß der Brems druck an der Seite der den höheren Reibbeiwert antreffen den Räder höher und an der Seite der Räder mit dem niedrigeren Reibbeiwert niedriger eingestellt werden, um ausreichende Bremskraft bzw. -wirkung sowie Fahrstabilität und Lenkbarkeit des Fahrzeugs zu sichern.

Wenn z. B. die linken Räder auf einer Fahrbahnfläche niedrigen Reibbeiwerts abrollen und am (linken) Vorderrad FL ein bevorstehender (rather) Rutsch- oder Blockierzu stand festgestellt wird, wird das Einlaßventil 19 ent sprechend dem Detektions- bzw. Meßsignal geschlossen, und während sich das Öffnungs/Schließventil 23 in Offenstel lung bzw. im unbetätigten Zustand befindet, wird der Bremsdruck durch Öffnungs/Schließbetätigung der Einlaß- und Auslaßventile 19 bzw. 21 geregelt.

Der Bremsdruck an dem dem ersten Druckmittelkreis 2 zuge ordneten Hinterrad RR erhält daher im wesentlichen die gleiche Größe wie der Bremsdruck am betreffenden Vorder rad FL.

In dem mit dem (rechten) Vorderrad FR, das sich auf einer Fläche hohen Reibbeiwerts befindet, verbundenen zweiten Druckmittelkreis 3 wird eine Rutsch- oder Blockierneigung des Hinterrads RL, das sich auf einer Fahrbahnfläche eines niedrigen Reibbeiwerts befindet, zuerst erfaßt.

Das (bisher ständig) im Offenzustand befindliche Öffnungs/ Schließventil 24 wird entsprechend dem Detektionssignal geschlossen, und der Bremsdruck an dem einen höheren Druck benötigenden Vorderrad FL wird erhöht.

Wenn eine Rutsch- oder Blockierneigung des (rechten) Vor derrads FR erfaßt wird, werden das Einlaßventil 20 ge schlossen und der Bremsdruck am Vorderrad FR auf gleich bleibender Höhe gehalten, während die Blockierneigung (skidding tendency) fortlaufend darauf überwacht wird, ob sie ab- oder zunimmt.

Unter Aufrechterhaltung des (gleichen) Bremsdrucks am Vorderrad FR wird das Öffnungs/Schließventil 24 im Schließ zustand gehalten, und das Auslaßventil 22 befindet sich in Schließstellung. Dabei bleibt der Bremsdruck am Hinter rad RL erhalten; wenn aber das Hinterrad RL noch stärker zum Blockieren neigt, wird das Auslaßventil 22 zur Senkung des Bremsdrucks geöffnet.

Wenn das Vorderrad FR eine fortlaufende Zunahme der Blockierneigung zeigt, werden das Öffnungs/Schließventil 24 in die Offenstellung geschaltet und gleichzeitig das Auslaßventil 22 geöffnet, um den Bremsdruck am Vorderrad FR und am Hinterrad RL auf nahezu die gleiche Größe zu senken.

Wenn darauf die Blockierneigung des Hinterrads RL abnimmt, so daß eine Druckerhöhung nötig wird, werden das Auslaß ventil 22 geschlossen und das Öffnungs/Schließventil 24 pulsierend (pulsationally) geschaltet bzw. betätigt, um über das Einlaßventil 20 Druck einzuführen.

Außer in dem Fall, in welchem eine Drucksenkung am Vorder rad FR erforderlich ist, wird sodann der Bremsdruck am Vorderrad FR durch Öffnungs- und Schließbetätigung des Einlaßventils 20 und des Öffnungs/Schließventils 24 unabhängig geregelt, während der Bremsdruck am Hinterrad RL durch Öffnungs- und Schließbetätigung des Öffnungs/ Schließventils 24 und des Auslaßventils 22 unabhängig geregelt wird.

Im folgenden sei ein Fall betrachtet, in welchem das Fahr zeug eine andere Fahrbahn befährt, speziell der Fall, in welchem das Fahrzeug sich von einer Fahrbahnfläche eines niedrigen Reibbeiwerts auf eine solche eines hohen Reib beiwerts bewegt:
Beide Vorderräder (FL, FR): µ = 0,8
Beide Hinterräder (RR, RL): µ = 0,2.

Wenn dabei alle Räder auf der Fahrbahnfläche mit niedrigem Reibbeiwert abrollen und die Bremsdrücke aller Räder in erstem und zweitem Druckmittelkreis 2 bzw. 3 niedrig und auf im wesentlichen gleiche Größe geregelt sind, nimmt die Blockierneigung der beiden Vorderräder FL, FR dann, wenn die Räder auf die Fahrbahnfläche eines hohen Reibbeiwerts übergehen, augenblicklich ab. Hierbei wird der Kontakt mit der Fahrbahnfläche des hohen Reibbeiwerts erfaßt (detektiert); damit wird es nötig, den Bremsdruck an den Vorderrädern FL, FR schnell zu erhöhen.

Zwischenzeitlich befinden sich die beiden Hinterräder RR, RL noch auf der Fahrbahnfläche des niedrigen Reibbeiwerts, so daß die an ihnen anliegenden Bremsdrücke weiterhin auf eine kleine Größe geregelt werden müssen.

In diesem Fall werden die beiden Öffnungs/Schließventile 23, 24 in die Schließstellung geschaltet und gleichzeitig die beiden Einlaßventile 19, 20 in die Offenstellung ge schaltet, und zwar für eine vergleichsweise lange Zeit spanne. Damit wird den oben angegebenen Erfordernissen Rechnung getragen.

Fig. 2 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher Hilfs(bremsmittel)behälter 25, 26 in einer Hilfsdruckquelle 10a vorgesehen sind, mit den Auslässen der Auslaßventile 21, 22 verbundene Rücklaufkreise 18a bzw. 18b an die Hilfsbehälter 25 bzw. 26 angeschlossen sind und der Bremsmitteldruck unter Nichtatmosphärendruck abgelassen (released) wird.

Die Hilfsbehälter 25, 26 enthalten jeweils einen Kolben und eine Rückstellfeder, um einen Flüssigkeits- oder Brems mittelraum luftdicht von der Außen-Atmosphäre zu trennen; die Rückstellfedern sind dabei jeweils mit einer so kleinen Federkraft gewählt, die ausreicht, dem Gleitwiderstand des betreffenden Kolbens zu widerstehen bzw. diesen zu überwinden.

Die Restdrücke (residue pressures) in den Hilfsbehältern 25, 26 sind auf eine Größe eingestellt, die den Mindest bremsmitteldruck, den die Räder unter Regelbedingung er fordern, nicht übersteigt.

Wenn sich die Räder von der Blockierneigung erholen und die in die Druckmittelkreise 2, 3 eingeschalteten Vorder räder oder Vorder- und Hinterräder eine Erhöhung des Bremsmitteldrucks erfordern, wird das in den Hilfsbehäl tern 25, 26 zurückgehaltene (recovered) Bremsmittel durch die mittels eines Motors 15 angetriebenen Brems druck-Pumpen 13, 14 den Druckmittelkreisen 2, 3 zuge speist, während gleichzeitig die Einlaßventile in den nichtbetätigten Zustand angesteuert werden und damit der Bremsmitteldruck an den Rädern erhöht wird.

Bei dieser Ausführungsform sind Arbeits- und Wirkungs weise beim Bremsvorgang den in Verbindung mit der ersten Ausführungsform beschriebenen gleich.

Vorteile der Erfindung

Aufgrund des vorstehend beschriebenen Aufbaus bietet die Erfindung folgende Vorteile:

a) Durch einfache Einschaltung der Öffnungs/Schließventile, die unabhängig von den Antiblockierventileinheiten bildenden Ventilen zum Öffnen und Schließen (an)steuer bar sind, in jeweilige Druckmittelkreise werden Fahr stabilität, Lenkbarkeit und Verkürzung der Brems strecke auf einer Fahrbahn wechselnder Oberflächenzu stände unter Benutzung (Ansteuerung) der rechten und linken Räder in einem Maße gewährleistet, das von einem bisherigen Antiblockiersystem mit Zweikreis- Diagonalbremsanlage kaum geboten werden kann.
b) Unter den Bedingungen, daß Vorder- und Hinterräder auf einer Fahrbahnfläche wechselnder Zustände abrollen (z. B. von einer Fläche eines niedrigen Reibbeiwerts auf eine Fläche eines hohen Reibbeiwerts übergehen) , kann der Vorderrad-Bremsdruck schnell erhöht werden, während die Hinterräder mit einem niedrigen Bremsdruck beaufschlagt bleiben.

Damit kann den Erfordernissen für Sicherung von Fahr stabilität und Lenkbarkeit sowie Gewährleistung einer verkürzten Bremsstrecke gleichzeitig Rechnung getragen werden, was die bisherigen Vorrichtungen oder Anti blockiersysteme kaum zu vermögen.

Claims

Antiblockierregelvorrichtung mit Druckmittel(brems)kreisen, die in zwei Leitungen von einem Hauptbremszylinder vorge sehen und diagonal mit jeweiligen Radbremsen verbunden sind, je einem in jeden Druckmittelkreis eingeschalteten Einlaßventil und je einem in einen jeweiligen Rücklauf kreis eingeschalteten Auslaßventil, wobei Einlaß- und Aus laßventile auf der Grundlage von Radgeschwindigkeiten oder -drehzahlen (an)steuerbar sind, gekennzeichnet durch je ein Öffnungs/Schließventil, das in einen Druckmittelkreis eingeschaltet ist und einen Druckmittelkreis zwischen einem Auslaß jedes Einlaßventils und jeder Vorderradbremse sowie einen Druckmittelkreis zwischen einem Einlaß jedes Auslaßventils und jeder Hinterradbremse verbindet und das im unbetätigten Zustand offen ist, und einen Steuerkreis zum Steuern des Öffnens und Schließens des Öffnungs/ Schließventils zur Ermöglichung einer unabhängigen Regelung des Bremsdrucks an dem Vorder- und dem Hinterrad, die einander über den (betreffenden) Druckmittelkreis paarweise zugeordnet sind.