DE4214182C2 - Bremsdrucksteuereinrichtung zur Bremsbelagverschleißoptimierung in einem Kraftfahrzeug - Google Patents

Bremsdrucksteuereinrichtung zur Bremsbelagverschleißoptimierung in einem Kraftfahrzeug

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Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsdrucksteuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist bereits eine gattungsgemäße Bremsdrucksteuereinrichtung bekannt (DE 33 13 078 C2) bei welcher zur Bremsbelagver­ schleißoptimierung die Ausgangssignale der Verschleißsensoren einer Steuerelektronik zugeführt werden, die bei Teilbremsungen im Bereich kleinster Bremsdrücke den Bremsdruck über von der Steuerelektronik angesteuerte Magnetventile an denjenigen Rad­ bremsen reduziert oder zurückhält, welche gegenüber anderen Radbremsen stärkeren Verschleiß aufweisen.
Des weiteren ist eine Bremsvorrichtung für ein zumindest zwei­ achsiges Fahrzeug bekannt (DE 39 37 070 A1), in welcher zumin­ dest an den Hinterrädern Drehzahlsensoren, eine Schaltung zum Auswerten der Drehzahlen sowie zum Ermitteln einer Drehver­ zögerung der Räder und ein hydraulischer, auf die Bremsen der Vorder- und Hinterräder wirkender Steuerkreis vorgesehen sind. Da die Bremsbeläge der Vorderradbremsen aufgrund der beim Bremsen in aller Regel erfolgenden teilweisen Verlagerung des Fahrzeuggewichts auf die Vorderachse stärker belastet werden als die Bremsbeläge der Hinterradbremsen, ist bei dieser Vor­ richtung - um auch die Bremsen an der Hinterachse des Fahr­ zeuges stärker als bei herkömmlichen Bremsanlagen an der Ver­ zögerung zu beteiligen - an den Hinterrädern eine Zusatzbremse vorgesehen, die ebenfalls von dem hydraulischen Steuerkreis betätigbar ist und die so lange betätigt wird, wie die Dreh­ verzögerung der Hinterräder unter einem vorzugebenden Wert - bspw. 0,2 g - bleibt, und zwar unabhängig davon, ob unter­ schiedlicher Verschleiß an den Bremsbelägen vorliegt oder nicht. Vielmehr wird durch diese Maßnahmen unterstellt, daß hierdurch die Bremsbeläge gleichmäßigem Verschleiß unterliegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsdrucksteuereinrichtung zu schaffen, welche zur Bremsbe­ lagverschleißoptimierung einfacher aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einer gattungsgemäßen Bremsdrucksteuereinrichtung durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Während also bei der bekannten Einrichtung ein Eingriff immer in diejenigen Radbremsen einer Achse erfolgt, welche gegenüber den Radbremsen der anderen Achse stärkeren Verschleiß aufwei­ sen, liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß eine Verschleißoptimierung auch durch Korrektur des Bremsdruckes stets nur an den Radbremsen einer Achse erfolgen kann. Vor­ teilhaft läßt sich eine derartige Einrichtung besonders einfach mit bestehenden Bremsanlagen kombinieren bzw. in diese adap­ tieren.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dar­ gestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Bremsdruckkorrektur an der Vorderachse,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Bremsdruckkorrektur an der Hinterachse.
Die in Fig. 1 schematisiert dargestellte Kraftfahrzeugbremsan­ lage 1 umfaßt ein Zweikreis-Betriebsbremsventil 2 - 2.1 für die Vorderachse VA, 2.2 für die Hinterachse HA - , welches von Druckvorratsbehältern Druckmittel über separate Leitungen 3, 3.1 den Bremszylindern 4.1, 4.2 der Vorderachse und über sepa­ rate Leitungen 5, 5.1, 5.2 den Bremszylindern 6.1, 6.2 der Hinterachse zuführt. Zwischen die Vorratsleitung 5 und die Bremsdruckleitung 5.2 zur Hinterachse ist in bekannter Weise ein ALB-Regler 7 zur automatisch lastabhängigen Bremskraftre­ gelung eingefügt, dessen Steuereingang 7.1 über die Leitung 5.1 mit dem Betriebsbremsventil 2.2 verbunden ist. Die Bremszylin­ der sind Stellglieder, die - schematisch an einem Bremszylinder 6.2 der Hinterachse angedeutet - Bremsbeläge 8 so verschieben, daß sich durch Reibungseingriff am jeweiligen Rad Verzöge­ rungswirkungen auf das Rad ergeben. Mindestens einem Bremsbelag 8 eines jeden Bremszylinders ist nun ein Bremsbelagverschleiß­ sensor 4.1.1, 4.2.1, 6.1.1, 6.2.1 zugeordnet, welcher die Restdicke des jeweiligen Bremsbelages erfaßt und als Ausgangs­ signal einer Steuerelektronik 9 zuführt.
Mit der vom ALB-Regler 7 zu den Bremszylindern 6.1, 6.2 der Hinterachse führenden Brems-Druckleitung 5.2 ist ferner der Eingang 10.1 eines als 3/2-Wege-Umschaltventil 10 ausgebildeten Magnetventils verbunden, welches von der Steuerelektronik 9 über eine elektrische Steuerleitung 9.1 ansteuerbar ist. Das Umschaltventil 10 ist mit seinem einen Ausgang 10.2 direkt und mit seinem anderen Ausgang 10.3 über ein Reduzierventil 11 mit den Eingängen 12.1, 12.2 eines Zweiwegeventils 12 verbunden, dessen Ausgang 12.3 über eine Steuer-Druckleitung 2.3.1 mit dem Steueranschluß eines in das Betriebsbremsventil 2 in bekannter Weise integrierten Last/Leerventils 2.3 verbunden ist. Generell wird über ein Last/Leerventil der Bremsdruck der Vorderachse über den Bremszylinderdruck der Hinterachse beladungsabhängig mitgesteuert.
Bei den normalerweise eingesetzten Betriebsbremsventilen "eilt" der Bremsdruck der Vorderachse dem der Hinterachse aufgrund mechanischer Gegebenheiten nach. Das heißt, daß sich bei durchgesteuertem ALB-Regler (=Fahrzeug beladen) unabhängig vom Bremspedalweg an der Vorderachse ein um ca. 0,3 . . . 0,4 bar kleinerer Bremsdruck als an der Hinterachse einstellt, was bei beladenem Fahrzeug in Folge zu einem stärkeren Verschleiß der Bremsbeläge an der Hinterachse als an der Vorderachse führt. Entsprechend der erfindungsgemäßen Lehre wird deshalb das Be­ triebsbremsventil auf eine möglichst geringe Druckvoreilung eingestellt bzw. ausgelegt, bspw. auf ca. 0,1 . . . 0,2 bar, wo­ durch der Belagverschleiß zugunsten der Hinterachse auf die Vorderachse verlagert wird. Um hieraus resultierend zu verhin­ dern, daß bei überwiegenden Fahrten mit leerem oder teilbela­ denem Fahrzeug sich an der Vorderachse des Fahrzeuges höherer Belagverschleiß einstellt, wird mit der vorstehend beschrie­ benen Schaltung bei Bedarf der Bremsdruck der Vorderachse über den Steuerdruck am Last/Leerventil 2.3 reduziert.
Es ergibt sich dann folgende grundsätzliche Wirkungsweise:
Bei ausgeglichenem Belagverschleiß an der Vorder- und Hinter­ achse wird das Umschaltventil 10 von der Steuereinheit 9 nicht angesteuert, ist also nicht bestromt und befindet sich in seiner in der Zeichnung dargestellten Ruhelage (b). Das heißt, daß bei einer Bremsung der vom ALB-Regler 7 beladungsabhängig in die Brems-Druckleitung 5.2 ausgesteuerte Bremsdruck in bis­ her bekannter Weise zum einen auf die Bremszylinder 6.1, 6.2 der Hinterachse und zum anderen auf den Steueranschluß 2.3.0 des Last/Leerventils 2.3 wirkt.
Bei sensiertem stärkerem Verschleiß der Bremsbeläge 8 an der Vorderachse VA wird von der Steuereinheit 9 ein Signal zur An­ steuerung des Umschaltventils 10 generiert, wird dieses also bestromt und schaltet in seine Arbeitslage (a). Nunmehr steht der ausgesteuerte Bremsdruck in der Brems-Druckleitung 5.2 über das Umschaltventil 10 am Eingang des Reduzierventils 11 an, in welchem er entsprechend dessen Kennlinie verringert wird und über dessen Ausgang nunmehr als reduzierter ausgesteuerter Bremsdruck am Steueranschluß 2.3.0 des Last/Leerventils 2.3 ansteht, was eine entsprechende Reduzierung des Vorderachs- Bremsdruckes zur Folge hat.
Die Kennlinie des Reduzierventils 11 ist vorteilhaft so fest­ gelegt, daß in Verbindung mit dem fahrzeugspezifisch instal­ lierten Last/Leerverhältnis die max. Druckreduzierung im Teil­ bremsbereich auf ca. 0,5 bar begrenzt wird.
Ersichtlich ist die beschriebene Bremsdrucksteuereinrichtung unter Verwendung bekannter und erprobter Bauteile mit geringem Aufwand realisierbar.
Bei der in Fig. 2 schematisch dargestellten Kraftfahrzeug­ bremsanlage 1 ist abweichend von Fig. 1 nunmehr in die vom ALB-Regler 7 zu den Radbremszylindern 6.1, 6.2 der Hinterachse HA führende Brems-Druckleitung 5.2 eine Steuereinrichtung ad­ aptiert. Hierzu ist der in der Brems-Druckleitung 5.2 beladungsabhängig vom ALB-Regler 7 ausgesteuerte Hinterachs- Bremsdruck als Steuerdruck auf den Steuereingang 13.1 eines Relaisventils 13 geführt, dessen Eingang 13.2 mit der Vor­ rats-Leitung 5 und dessen Ausgang 13.3 über eine Brems-Druck­ leitung 5.2.1 mit den Radbremszylindern 6.1, 6.2 der Hinter­ achse HA verbunden ist. Des weiteren weist das Relaisventil 13 noch zwei Ansteuereingänge 13.4 und 13.5 auf, wobei sich bei drucklosen Ansteuereingängen 13.4, 13.5 der am Steuereingang 13.1 eingesteuerte Steuerdruck im Verhältnis 1 : 1 vom Eingang 13.2 auf den Ausgang 13.3 aussteuern läßt. Die Ansteuereingänge 13.4, 13.5 sind mit den Ausgängen 10.4, 10.5 des als 4/3-We­ ge-Umschaltventil ausgebildeten Magnetventils 10′ verbunden, an dessen Eingang 10.6 von einer Vorratsquelle 17 eine Drucklei­ tung 17.1 führt, in welche in Reihe ein Druckregler 14 und ein 3/2-Wege-Steuerventil 15 geschaltet sind, welches von einem Druckschaltventil 16 druckumschaltbar ist. Das Druckschaltven­ til 16 wiederum besteht aus einem 3/2-Wegeventil 16.2 und einem dieses ansteuerbaren Druckbegrenzungsventil 16.1, dessen Druckeingang 16.1.1 mit der Brems-Druckleitung 5.2 am Ausgang des ALB-Reglers 7 verbunden ist, während der Eingang 16.2.1 des 3/2-Wegeventils 16.2 über die Druckleitung 17.2 mit der Vor­ ratsquelle 17 verbunden ist.
Mit der vorstehend beschriebenen Steuereinrichtung läßt sich nun sowohl eine Druckerhöhung als auch -reduzierung des Hin­ terachsbremsdruckes wie folgt durchführen:
Über den Druckregler 14 läßt sich indirekt manuell oder auto­ matisch die Höhe des gewünschten Korrekturdruckes - ca. 0,2 . . . 0,3 bar - , d. h. der Druckbetrag, um den der über den ALB- Regler 7 eingesteuerte Bremsdruck (in der Druckleitung 5.2) gegenüber dem ausgesteuerten Bremsdruck (in der Druckleitung 5.2.1) erhöht (z. B. leeres Fahrzeug - erhöhter Bremsbelag-Ver­ schleiß an der Vorderachse) bzw. reduziert (z. B. beladenes Fahrzeug - erhöhter Bremsbelag-Verschleiß an der Hinterachse) werden kann, einstellen. Das 3/2-Wege-Steuerventil 15 in Ver­ bindung mit dem Druckschaltventil 16 bewirkt, daß die Druck­ korrektur erst ab einem in die Brems-Druckleitung 5.2 einge­ steuerten Bremsdruck von bspw. größer 1 bar wirksam wird, da erst dann das Druckbegrenzungsventil 16.1 das 3/2-Wegeventil 16.2 auf Durchgang schaltet und in Folge der dann am 3/2-We­ ge-Steuerventil 15 anstehende Druck aus der Vorratsquelle 17 dieses in seine Durchgangsstellung schaltet, woraufhin der dem Korrekturdruck proportionale, am Druckregler fest oder variabel einstellbare Reglerdruck über die Leitung 17.1 am Eingang 10.6 des Magnetventils 10′ ansteht. Über das Magnetventil 10′ mit seinen drei Schaltstellungen (0, a, b) läßt sich die Art der Druckbeeinflussung vorgeben:
0: ohne Korrektur, Ausgänge 10.4, 10.5 sind drucklos,
a: Druckerhöhung, Ausgang 10.5 liegt auf Reglerdruck, ebenso der Ansteuereingang 13.4 zur Druckerhöhung des Relaisventils 13,
b: Druckreduzierung, Ausgang 10.4 liegt auf Reglerdruck, ebenso der Ansteuereingang 13.5 zur Druckreduzierung des Relaisventils 13.
Angesteuert wird das Magnetventil 10′ über die elektrische Steuerleitung 9.1 von der Steuerelektronik 9, welcher wie in Fig. 1 die Ausgangssignale der die Restdicke des jeweiligen Bremsbelages erfassenden Bremsbelagverschleißsensoren 4.1.1, 4.2.1-6.1.1, 6.2.1 zugeführt werden.
Wird bspw. erhöhter Verschleiß der Bremsbeläge an den Radbrem­ sen der Hinterachse sensiert, generiert die Steuerelektronik 9 ein Signal zur Ansteuerung des Magnetventils 10′ in seine Schaltstellung (b). Mit dem am Ansteuereingang 13.5 des Re­ laisventils 13 sodann anstehenden Reglerdruck wird im Relais­ ventil 13 ein Kolben beaufschlagt, so daß sich der ausgesteu­ erte Bremsdruck am Ausgang 13.3 um einen festen Korrekturdruck (proportional zum Reglerdruck und abhängig vom ventilspezifischen Flächenverhältnis) verringert.
Mit diesem reduzierten Hinterachs-Bremsdruck wird sodann ein ausgleichendes Verschleißverhalten der Bremsbeläge herbeige­ führt.
Umgekehrt wird bei sensiertem erhöhten Verschleiß der Bremsbe­ läge an den Radbremsen der Vorderachse das Magnetventil 10′ in seine Schaltstellung (a) geschaltet, mit der Folge, daß der dann am Ansteuereingang 13.4 des Relaisventils 13 anstehende Reglerdruck im Relaisventil bewirkt, daß sich der ausgesteuerte Bremsdruck am Ausgang 13.3 um einen festen Korrekturdruck er­ höht.
Bei hinreichend genauer Sensierung der Belagstärken läßt sich somit mit Korrekturdruckwerten von ca. 0,2 . . . 0,3 bar von In­ betriebnahme des Fahrzeuges mit neuen Bremsbelägen an ein aus­ geglichenes Verschleißverhalten durch Korrektur des Bremsdruc­ kes an nur einer Achse realisieren, wobei ersichtlich ist, daß sich diese Steuereinrichtung in einfacher Weise in eine be­ kannte Bremsanlage integrieren läßt.

Claims (4)

1. Bremsdrucksteuereinrichtung mit einem Betriebsbremsventil zur Druckaufleitung von einer Vorratsquelle und über einen automatisch - lastab­ hängigen - Bremskraft-Regler (ALB-Regler) zu den Radbremszy­ lindern einer Hinterachse und von einer Vorratsquelle zu den Radbremszylindern einer Vorderachse eines Kraftfahrzeuges, mit Verschleißsensoren zur Erfassung der jeweiligen Restbelag­ dicke der Radbremsbeläge, wobei die Ausgangssignale der Ver­ schleißsensoren einer Steuerelektronik zugeführt werden, die bei unterschiedlichem Verschleiß der Beläge an den beiden Ach­ sen ein Signal zur Ansteuerung eines Magnetventils generiert, mittels welchem der Bremsdruck an den Radbremsen einer Achse korrigiert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrektur des Bremsdruckes stets nur an den Radbremsen einer Achse (VA oder HA) erfolgt und nur dieser Achse ein Ma­ gnetventil (10; 10′) zugeordnet ist.
2. Bremsdrucksteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Korrektur des Bremsdruckes nur an den Radbremsen der Vorderachse (VA) das als 3/2-Wege-Umschaltventil ausgebildete Magnetventil (10) mit seinem Eingang (10.1) mit einer vom ALB-Regler (7) zu den Radbremszylindern (6.1, 6.2) der Hinter­ achse (HA) führenden Brems-Druckleitung (5.2) und mit seinem einen Ausgang (10.2) direkt und mit seinem anderen Ausgang (10.3) über ein Reduzierventil (11) mit einem Zweiwegeventil (12) verbunden ist, dessen Ausgang (12.3) mit dem Steueran­ schluß (2.3.0) eines in das Betriebsbremsventil (2, 2.1) inte­ grierten Last/Leerventils (2.3) verbunden ist wobei das Be­ triebsbremsventil (2) auf eine geringstmögliche Druckvoreilung des Bremsdruckes der Hinterachse gegenüber dem der Vorderachse eingestellt ist (Fig. 1).
3. Bremsdrucksteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in eine vom Betriebsbremsventil (2) zu den Radbremszylindern (6.1, 6.2; 4.1, 4.2) führende Brems-Druckleitung (5.2; 3.1) ein druckansteuerbares Relaisventil (13) geschaltet ist, dessen beide Ansteuereingänge (13.4, 13.5) mit den Ausgängen (10.4, 10.5) des als 4/3-Wege-Umschaltventil ausgebildeten Magnetven­ tils (10′) verbunden sind, an dessen Eingang (10.6) von einer Vorratsquelle (17) eine Druckleitung (17.1) führt, in welche in Reihe ein Druckregler (14) und ein 3/2-Wege-Steuerventil (15) geschaltet sind, welches von einem Druckschaltventil (16) umschaltbar ist, wobei am Druckregler (14) indirekt ein Korrekturdruck für den Bremsdruck einstellbar ist (Fig. 2).
4. Bremsdrucksteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckschaltventil (16) aus einem 3/2-Wegeventil (16.2) und einem dieses ansteuerbaren Druckbegrenzungsventil (16.1) gebildet ist, wobei ein Eingang (16.2.1) des 3/2-Wegeventils (16.2) mit der Vorratsquelle (17) und ein Druckeingang (16.1.1) des Druckbegrenzungsventils (16.1) mit der Bremsdruckleitung (5.2; 3.1) am Ausgang des ALB-Reglers (7) oder des Betriebs­ bremsventils (2.1) verbunden ist.
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