DE4324205A1

DE4324205A1 - Bremsanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4324205A1
Application number: DE19934324205
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Eckert; Johannes Dipl Ing Graeber; Karlheinz Dipl Ing Dr Bill; Juergen Dipl Ing Balz
Original assignee: ITT Automotive Europe GmbH; Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1995-01-26
Also published as: WO1995003196A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Betätigungseinheit, die aus einem pneumatischen Bremskraftverstärker sowie einem ihm nachgeschalteten Hauptbremszylinder besteht, mit an den Hauptbremszylinder angeschlossenen Radbremsen sowie einem elektronischen Regler (Fahrzeugregler), der aufgrund mindestens eines Eingangssignals ein Verzögerungswunschsignal erzeugt, wobei der pneumatische Bremskraftverstärker mit einem fremdbetätigbaren, mindestens zwei Dichtsitze aufweisenden Steuerventil versehen ist.

Eine derartige Bremsanlage ist aus der DE-PS 31 43 792 bekannt. Der Fahrzeugregler der bekannten Bremsanlage erzeugt drei verschiedene Befehlssignale, wobei das erste Befehlssignal auf die potentielle Notwendigkeit des Bremsens hinweist, während das zweite Befehlssignal eine schwache und das dritte Befehlssignal eine starke Bremsung bewirken. Das zweite und das dritte Befehlssignal werden je einem elektromagnetisch bzw. elektromagnetisch-pneumatisch betätigbaren Aktuator zugeführt. Beide Aktuatoren greifen an einem drehbar gelagerten Betätigungshebel an, der in kraftübertragender Verbindung mit der Betätigungsstange des Bremskraftverstärkers steht, wobei der Angriffspunkt des das "schwache" Befehlssignal empfangenden Aktuators in einem geringeren Abstand vom Lagerpunkt des Betätigungshebels liegt als der Angriffspunkt des das "starke" Befehlssignal empfangenden Aktuators.

Weniger vorteilhaft ist bei dem vorbekannten Bremssystem die Tatsache anzusehen, daß es bei einer Fremdbremsung erforderlich ist, eine einem sonst vom Fahrzeugfahrer aufgebrachten Eingangskraftanteil entsprechende Kraftkomponente aufzubringen, so daß verhältnismäßig große Aktuatoren benötigt werden, die erhebliche Betätigungskräfte aufbringen müssen, und denen deshalb große Stromwerte zugeführt werden. Ein weiterer Nachteil kann in der Verwendung des zusätzlichen Betätigungshebels gesehen werden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen vorzuschlagen, die eine erhebliche Reduzierung der Fremdbetätigungskraft bzw. ein vollständiges Eliminieren der vorhin erwähnten Kraftkomponenten zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß einer der Dichtsitze des Steuerventils elektromagnetisch unmittelbar betätigbar ist und daß ein zweiter elektronischer Regler (Verzögerungsregler) vorgesehen ist, der das Verzögerungswunschsignal in ein Stellsignal umsetzt, das der Ansteuerung des den Dichtsitz betätigenden Elektromagneten dient. Das Stellsignal entspricht dabei vorzugsweise dem gewünschten Betätigungsweg des Steuerventils.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen 3 bis 24 beschrieben.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung hervor, in der für einander entsprechende Einzelteile gleiche Bezugszeichen verwendet werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführung der erfindungsgemäßen Bremsanlage in schematischer Darstellung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Erweiterung des zweiten (Verzögerungs-)Reglers nach Fig. 1;

Fig. 3 die Steuergruppe des pneumatischen Bremskraftverstärkers nach Fig. 1 im Axialschnitt, teilweise weggebrochen;

Fig. 4 eine erweiterte Struktur des dem Fahrzeugregler nachgeschalteten Regelkreises in vereinfachter Darstellung;

Fig. 5 eine zweite Ausführung des dem Fahrzeugregler nachgeschalteten Regelkreises in vereinfachter Darstellung;

Fig. 6 eine dritte Ausführung des dem Fahrzeugregler nachgeschalteten Regelkreises in vereinfachter Darstellung;

Fig. 7 eine erste Ausführung des dem zweiten (Verzögerungs-)Regler nachgeschalteten Regelkreises;

Fig. 8 eine modifizierte bzw. erweiterte Variante der in Fig. 7 gezeigten Ausführung und

Fig. 9 eine dritte Ausführung des dem zweiten (Verzögerungs-)Regler nachgeschalteten Regelkreises.

Die in Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Bremsanlage für Kraftfahrzeuge besteht im wesentlichen aus einer Betätigungseinheit 1, einem elektronischen Fahrzeugregler 6, Radbremsen 10, 11, 12, 13, einem zwischen Radbremsen 10 bis 13 und Betätigungseinheit 1 angeordneten Druckmodulator 9 sowie einem mit dem Fahrzeugregler 6 zusammenwirkenden ABS/ASR-Regler 7, der Steuersignale für den Druckmodulator 9 erzeugt. Jedem der nicht gezeigten Fahrzeugräder ist je ein Radsensor 14, 15, 16, 17, zugeordnet, dessen der Radgeschwindigkeit entsprechendes Steuersignal dem ABS/ASR-Regler 7 zugeführt wird. Die Betätigungseinheit 1 besteht ihrerseits aus einem mittels eines Betätigungspedals 4 betätigbaren pneumatischen Bremskraftverstärker, vorzugsweise einem Unterdruck-Bremskraftverstärker 2, dem ein Hauptbremszylinder 3, vorzugsweise ein Tandemhauptzylinder, nachgeschaltet ist, dessen nicht gezeigte Druckräume über hydraulische Leitungen 55, 56 mit dem Druckmodulator 9 in Verbindung stehen. An das Betätigungspedal 4 ist eine Betätigungsstange 50 angekoppelt, die eine Betätigung eines lediglich schematisch angedeuteten Steuerventils 19 ermöglicht, das den Aufbau eines pneumatischen Differenzdruckes im Gehäuse des Unterdruck-Bremskraftverstärkers 2 steuert. Ein Elektromagnet 20 ermöglicht dabei eine Fremdbetätigung des Steuerventils 19.

Wie der Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, ist dem Fahrzeugregler 6 ein zweiter elektronischer Regler (Verzögerungsregler) 8 nachgeschaltet, dem einerseits ein aufgrund eines beispielsweise von einem Abstandssensoren gelieferten Eingangssignals E vom Fahrzeugregler 6 erzeugtes Verzögerungswunschsignal VWS und andererseits vom ABS/ASR-Regler 7 generierte Ausgangssignale ω_R, v_Ref und ST zugeführt werden, die der Radgeschwindigkeit, einer Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit sowie einem ABS/ASR-Status entsprechen. Das letztgenannte Ausgangssignal ST liefert Informationen darüber, ob sich die Bremsanlage innerhalb bzw. außerhalb der ABS/ASR-Regelung befindet bzw. ob ein Auf- oder Abbau des im Hauptbremszylinder 3 eingesteuerten hydraulischen Druckes erfolgt. Der Verzögerungsregler 8 setzt das Verzögerungswunschsignal VWS in ein Stellsignal SS₁ um, das dem Elektromagneten 20 zugeführt wird und somit dessen Ansteuerung dient. Außerdem wird vom Verzögerungsregler 8 ein zweites Stellsignal SS₂ generiert, durch das der Betrieb eines Antriebsmotors 5 des Kraftfahrzeuges beeinflußt werden kann. Ein Bremslichtschalter 18 erzeugt ein weiteres Signal FW, das dem Verzögerungsregler 8 zugeführt wird und die Erkennung eines Fahrerverzögerungswunsches ermöglicht.

Wie insbesondere Fig. 2 erkennen läßt, werden die den Radgeschwindigkeiten entsprechenden Ausgangssignale r des ABS/ASR-Reglers 7 einer dem Verzögerungsregler 8 vorgeschalteten Auswerteschaltung 21 zugeführt, die daraus sowohl Fahrzeuggeschwindigkeits- und Fahrzeugbeschleunigungssignale v_F, _F als auch ein Radbeschleunigungssignal _R bildet. Die Fahrzeuggeschwindigkeits- und Fahrzeugbeschleunigungssignale v_F, _F werden als weitere Eingangsgrößen dem Verzögerungsregler 8 zugeführt, dem eine Sicherheitslogik 22 nachgeschaltet ist, die die beiden Stellsignale SS₁, SS₂ des Verzögerungsreglers 8 in Abhängigkeit vom Fahrerverzögerungswunschsignal FW sowie dem ABS/ASR-Statussignal ST modifiziert. Das von der Auswerteschaltung 21 erzeugte Radbeschleunigungssignal _R wird zusammen mit dem ersten Stellsignal SS₁ des Verzögerungsreglers 8 einer ersten logischen Schaltung bzw. einem Beobachter 23 zugeführt, der ein Modell der beschriebenen Bremsanlage enthält, und der Referenzgrößen bildet, die dem Verzögerungsregler 8 zugeführt werden. Die Referenzgrößen entsprechen im dargestellten Beispiel den im Hauptbremszylinder 3 einzusteuernden, für die vorgegebene Verzögerung (VWS) benötigten Druckwerten p_VA, p_HA, die auf die Bremsen der Vorder- (VA) bzw. der Hinterachse (HA) wirken und die im Verzögerungsregler (8) mit den Signalen v_F, _F verglichen werden.

Wie insbesondere Fig. 3 zeigt, ist das Steuerventil 19 in einer im Gehäuse des Bremskraftverstärkers 2 abgedichtet geführten Steuergehäuse 40 untergebracht und besteht aus einem am Steuergehäuse 40 ausgebildeten ersten Dichtsitz 41, einem an einem mit der Betätigungsstange 50 verbundenen Ventilkolben 42 ausgebildeten zweiten Dichtsitz 43 sowie einem mit beiden Dichtsitzen 41, 43 zusammenwirkenden Ventilkörper 44.

Um eine von der Betätigungsstange 50 unabhängige Fremdbetätigung des Bremskraftverstärkers 2 einzuleiten, ist radial zwischen dem ersten (41) und dem zweiten Dichtsitz 43 ein dritter Dichtsitz 28 vorgesehen, der mittels des Elektromagneten 20 betätigbar ist, der vorzugsweise in einer axialen topfförmigen Verlängerung 37 des Ventilkolbens 42 angeordnet und demnach zusammen mit dem Ventilkolben 42 im Steuergehäuse 40 verschiebbar ist.

Der Elektromagnet 20 besteht aus einer auf einem innerhalb der Verlängerung 37 befestigten Führungsteil 38 aufgesteckten Spule 46 sowie einem darin verschiebbar angeordneten zylindrischen Anker 39, der mit einem Stift 45 unlösbar verbunden ist, der einerseits im Führungsteil 38 und andererseits in einem die Verlängerung 37 verschließenden Verschlußteils 47 geführt wird. An seinem der Betätigungsstange 50 zugewandten Ende trägt der Stift 45 eine Kraftübertragungsplatte 48, die vorzugsweise rechteckig ausgebildet und in einer Radialnut 49 des Ventilkolbens 42 angeordnet ist und die eine Übertagung der vom Elektromagneten 20 aufgebrachten Fremdbetätigungskraft auf den dritten Dichtsitz 28 ermöglicht. Der dritte Dichtsitz 28 ist zu diesem Zweck an einer im Steuergehäuse 40 abgedichtet geführten Hülse 29 ausgebildet, die mit der Kraftübertragungsplatte 48 verbunden ist. Zwischen dem teilweise im Verschlußteil 47 hineinragenden Anker 39 und dem Führungsteil 38 ist eine Druckfeder 51 angeordnet, die den Anker 39 in seiner Ausgangslage hält, in der der dritte Dichtsitz 28 gegenüber dem am Ventilkolben 42 ausgebildeten zweiten Dichtsitz 43 axial versetzt (s. Abstand b) angeordnet ist.

Bei einer durch Bestromen der Spule 46 eingeleiteten Fremdbremsung wird der Anker 39 entgegen der Kraft der Druckfeder 51 in der Zeichnung nach rechts verschoben, wodurch der dritte Dichtsitz 28 zunächst nach Überbrückung des Abstandes "b" an der Dichtfläche des Ventilkörpers 44 zur Anlage kommt. Durch diese Anlage wird der am Steuergehäuse 40 ausgebildete erste Dichtsitz 41 wirkungsmäßig überbrückt, so daß keine Verbindung zwischen den nicht gezeigten pneumatischen Kammern des Bremskraftverstärkers 2 mehr besteht. Anschließend bewegen sich der dritte Dichtsitz 28 und der Ventilkörper 44 zusammen weiter, wobei der zweite Dichtsitz 43 geöffnet und die belüftbare Kammer des Bremskraftverstärkers 2 belüftet wird. Die Bewegung des dritten Dichtsitzes 28 dauert so lange, bis der Anker 39 am Führungsteil 38 anschlägt und der Spalt "s" zwischen den beiden Teilen zu Null wird. Bei fehlender Betätigungskraft an der Betätigungsstange 50 läuft das Steuergehäuse 40 relativ zum Ventilkolben 42 um einen Weg vor, der dem Abstand "a" zwischen einem die Bewegung des Ventilkolbens 42 begrenzenden Querglied 52 und einer am Steuergehäuse 40 ausgebildeten Anschlagfläche 53 entspricht. Ursache hierfür ist eine Kolbenstangenrückholfeder 54, die über die Betätigungsstange 50 den Ventilkolben 42 nach rechts bewegt und versucht, den zweiten Dichtsitz 43 wieder zu schließen. Da sich aber der dritte Dichtsitz 28 aufgrund der festen Verbindung von Elektromagnet 20 und Ventilkolben 42 synchron mitbewegt, wird der Spalt zwischen dem Ventilkörper 44 und dem zweiten Dichtsitz 43 offengehalten, und zwar um das Maß s-b. Hierdurch wird die belüftbare Kammer des Bremskraftverstärkers 2 mit der Atmosphäre verbunden und es wird eine Bremskraft erzeugt.

Eine Druckhaltephase kann entweder durch wechselweises Ein- und Ausschalten oder eine proportionale (analoge oder digitale) Regelung des Elektromagneten 20 erreicht werden. Nach einem Ausschalten des Elektromagneten 20 bewegt sich der Anker 39 mit dem dritten Dichtsitz 28 unter der Wirkung der Feder 51 nach links, wodurch der dritte Dichtsitz 28 geöffnet wird, während der Ventilkörper 44 den zweiten Dichtsitz 43 schließt. Da der erste Dichtsitz 41 - wie oben erwähnt - weiterhin offenbleibt, wird über die offene Verbindung zwischen den pneumatischen Kammern aus der belüftbaren Kammer die Atmosphäre abgesaugt, so daß der im Hauptbremszylinder 3 herrschende Druck abgebaut wird. Anschließend wird nach einem sehr kurzen zeitlichen Abstand der Elektromagnet 20 erneut bestromt, so daß im Hauptbremszylinder 3 wieder ein Druckaufbau stattfindet. Durch die Trägheit des Systems während des Be- und Entlüftens der belüftbaren Kammer läßt sich somit ein gewünschter Druckwert durch eine gepulste Ansteuerung des Elektromagneten 20 realisieren.

Die Druckabbauphase wird durch ein Abschalten des Elektromagneten 20 realisiert, bei dem der dritte Dichtsitz 28 geöffnet und der zweite Dichtsitz 43 geschlossen wird. Über den offen ersten Dichtsitz 41 wird die belüftbare Kammer solange entlüftet, bis die Steuergruppe in ihre Ausgangslage zurückkehrt und das Querglied 52 am Gehäuse des Bremskraftverstärkers 2 anschlägt. Das Steuergehäuse 40 kann sich solange bewegen, bis es auf der in der Zeichnung linken Seite des Querglieds 52 zur Anlage kommt und der erste Dichtsitz 41 geschlossen wird. Das Gerät ist dann in Lösestellung.

Aus Fig. 4, die eine Erweiterung des vorhin beschriebenen Regelkreises darstellt, geht hervor, daß das Verzögerungswunschsignal VWS in einer (ersten) Vergleichsschaltung bzw. Subtraktionsstelle 24 mit einem Verzögerungs-Istwert V_ist verglichen wird, der von der Betätigungseinheit 1 geliefert wird. Die so entstehende Regelabweichung wird dem Verzögerungsregler 8 zugeführt, dessen Ausgangssignal (SS₁) der gewünschten einzustellenden Lage bzw. Position (SV_soll) des Steuerventils 19 entspricht. Der Steuerventilposition-Sollwert SV_soll wird in einer zweiten Vergleichsschaltung bzw. Subtraktionsstelle 25 mit einem am Steuerventil 19, beispielsweise mittels eines nicht gezeigten Wegsensors, ermittelbaren Steuerventilposition-Istwert SV_ist verglichen und die so entstehende Regelabweichung W wird einem unterlagerten dritten Regler - Steuerventil-Lageregler 26 - zugeführt, dessen Stellgröße Y der Ansteuerung des Elektromagneten 20 dient. Dabei ist es sinnvoll, wenn das Verzögerungswunschsignal VWS einem Bremskraft-Sollwert, beispielsweise einem Bremsdruck, entspricht. In diesem Fall entspricht der Verzögerungs-Istwert V_ist einen Druckwert, der im Hauptbremszylinder 3 mittels eines Drucksensors 26 erfaßt wird. Der dem dritten Regler 57 übergeordnete zweite Regler bzw. Verzögerungsregler 8 ist dann als Bremsdruckregler ausgebildet.

Bei dem in Fig. 5 gezeigten Beispiel entspricht das Verzögerungswunschsignal VWS einem pneumatischen Differenzdruck ΔP_soll, der zum Erreichen der vorgegebenen Verzögerung im Bremskraftverstärker 2 einzustellen ist. Dieser Differenzdruck wird in der ersten Vergleichsschaltung 24 mit dem im Gehäuse des Bremskraftverstärkers 2 herrschenden pneumatischen Differenzdruck ΔP_ist, verglichen, der dem vorhin erwähnten Verzögerungs-Istwert (V_ist) entspricht und von einem nicht gezeigten Drucksensor geliefert wird. Die so entstehende Regelabweichung wird dem in diesem Beispiel als Differenzdruckregler ausgebildeten zweiten bzw. Verzögerungsregler 8 zugeführt. Die Ausgangsgröße des zweiten Reglers 8 wird wieder als Führungsgröße W dem unterlagerten dritten bzw. Steuerventil-Lageregler 26 zugeführt, dessen Stellgröße Y dem Ansteuerstrom I_EM des Elektromagneten 20 entspricht. Das für den dritten Regler 26 verwendete Symbol enthält in dieser Darstellung die zweite Vergleichsschaltung 25, während mit "Zustandsgrößen zur Steuerventilregelung" Größen gemeint sind, die dem Ist-Zustand des Steuerventils 19 entsprechen, wie beispielsweise sein Betätigungsweg, der Betätigungsweg der den dritten Dichtsitz 28 tragenden Hülse 29, oder der Ansteuerstrom des Elektromagneten 20 bzw. seine magnetische Flußdichte.

Die Struktur des in Fig. 6 gezeigten Regelkreises entspricht weitgehend der in Fig. 5 dargestellten Ausführung. Als Verzögerungswunschsignal VWS wird die vom Fahrzeugregler 6 vorgegebene Verzögerung _soll eines der Fahrzeugräder verwendet, die in der ersten Vergleichsschaltung 24 mit dem in einem Impuls/Verzögerungs-Wandler 27 modifizierten Ausgangssignal eines (14) der Radsensoren verglichen wird. Die Regelabweichung wird wieder dem zweiten (Verzögerungs-)Regler 8 zugeführt, der in diesem Beispiel als Radverzögerungsregler ausgebildet ist. In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, daß die in Fig. 4, 5 und 6 dargestellten Regelkreise für die Bremskraftregelung geeignet sind.

Während bei der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsvariante der vom Hauptbremszylinder 3 erzeugte Bremsdruck als Indikator für die auf das Rad einwirkende Bremskraft verwendet wird, wird bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführung mit Hilfe des innerhalb des Bremskraftverstärkers 2 herrschenden Differenzdruckes und bei dem in Fig. 6 dargestellten Beispiel mit Hilfe der Radverzögerung eines einzelnen bzw. aller vier Räder des Fahrzeuges auf den Bremsdruck bzw. die Bremskraft am Rad geschlossen.

Fig. 7 und 8 zeigen zwei Möglichkeiten der Ausführung des dem zweiten bzw. Verzögerungsregler 8 nachgeschalteten Regelkreises. Bei der in Fig. 7 gezeigten Schaltung wird die Steuerventil-Istposition SV_ist indirekt mittels einer zweiten logischen Schaltung bzw. eines Beobachters 30 aus dem Betätigungsweg bzw. -Position s_H der Hülse 29 ermittelt, wobei die bis zu einer Steuerventilbewegung erforderlichen statischen und dynamischen Verschiebungen der sensierten Teile im Beobachter 30 berücksichtigt werden. Die Stellgröße Y des dritten Reglers 26, die den erforderlichen Ansteuerstrom I_EM des Elektromagneten 20 darstellt, wird in einem dem dritten Regler 26 nachgeschalteten Verstärker 36 verstärkt. Bei der in Fig. 8 gezeigten Regelschaltung ist der zweiten logischen Schaltung (dem Beobachter 30) eine dritte logische Schaltung bzw. ein dritter Beobachter 31 vorgeschaltet, der das dem zweiten Beobachter 30 zuzuführende den Betätigungsweg s_H der Hülse 29 repräsentierende Signal aus dem durch den Elektromagneten 20 fließenden Ansteuerstrom I_EM sowie der magnetischen Flußdichte B des Elektromagneten 20 ermittelt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist allerdings auch denkbar (s. Fig. 9), daß das vom Verzögerungsregler 8 erzeugte Stellsignal SS₁ einem Luft-Volumenstrom q_soll entspricht, der, um die gewünschte Verzögerung herbeizuführen, durch das Steuerventil 19 hindurchströmen muß. Das den vorgegebenen Volumenstrom q_soll repräsentierende Signal wird zunächst in einer dritten Vergleichsschaltung 32 mit einem dem Verzögerungs-Istwert V_ist entsprechenden Luft-Volumenstrom-Istwert q_ist verglichen, wobei die so entstehende Regelabweichung einem vierten Regler bzw. Volumenstromregler 34 zugeführt wird. Das dem im Zusammenhang mit Fig. 4 erwähnten Steuerventilposition-Sollwert SV_soll entsprechende Ausgangssignal des Volumenstromreglers 34 wird in einer vierten Vergleichsschaltung 33 mit dem Steuerventilposition-Istwert SV_ist verglichen und als Führungsgröße W dem Steuerventil-Lageregler 26 zugeführt, dessen Aufgabe im Zusammenhang mit den in Fig. 4 bis 8 gezeigten Beispielen erläutert wurde. Das dem Luft-Volumenstrom-Istwert q_ist entsprechende Signal wird in einer vierten logischen Schaltung bzw. einem vierten Beobachter 35 erzeugt, der den Luft-Volumenstrom-Istwert aus dem Steuerventilposition-Istwert SV_ist und dem im Bremskraftverstärker 2 eingesteuerten pneumatischen ΔP_BKV ermittelt.

Bezugszeichenliste

1 Betätigungseinheit
2 Bremskraftverstärker
3 Hauptbremszylinder
4 Bremspedal
5 Antriebsmotor
6 Fahrzeugregler
7 ABS/ASR-Regler
8 Verzögerungsregler
9 Druckmodulator
10 Radbremse
11 Radbremse
12 Radbremse
13 Radbremse
14 Radsensor
15 Radsensor
16 Radsensor
17 Radsensor
18 Bremslichtschalter
19 Steuerventil
20 Elektromagnet
21 Auswerteschaltung
22 Sicherheitslogik
23 Beobachter
24 Schaltung, Subtraktionsstelle
25 Schaltung, Subtraktionsstelle
26 Regler
27 Impuls /Verzögerungs-Wandler
28 Dichtsitz
29 Hülse
30 Beobachter
31 Beobachter
32 Schaltung, Subtraktionsstelle
33 Schaltung, Subtraktionsstelle
34 Volumenstromregler
35 Beobachter
36 Verstärker
37 Verlängerung
38 Führungsteil
39 Anker
40 Steuergehäuse
41 Dichtsitz
42 Ventilkolben
43 Dichtsitz
44 Ventilkörper
45 Stift
46 Spule
47 Verschlußteil
48 Kraftübertragungsplatte
49 Nut
50 Betätigungsstange
51 Feder
52 Querglied
53 Anschlagfläche
54 Kolbenstangenrückholfeder
55 Leitung
56 Leitung
57 Drucksensor

Claims

1. Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit

a) einer Bremsbetätigungseinheit, die aus einem pneumatischen Bremskraftverstärker sowie einem ihm nachgeschalteten Hauptbremszylinder besteht,
b) an den Hauptbremszylinder angeschlossenen Radbremsen sowie
c) einem elektronischen Regler (Fahrzeugregler), der aufgrund mindestens eines Eingangssignals ein Verzögerungswunschsignal erzeugt, wobei
d) der pneumatische Bremskraftverstärker mit einem fremdbetätigbaren, mindestens zwei Dichtsitze aufweisenden Steuerventil versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Dichtsitze (28) des Steuerventils (19) elektromagnetisch unmittelbar betätigbar ist und daß ein zweiter elektronischer Regler (Verzögerungsregler (8)) vorgesehen ist, der das Verzögerungswunschsignal (VWS) in ein Stellsignal (SS₁) umsetzt, das der Ansteuerung des den Dichtsitz (28) betätigenden Elektromagneten (20) dient.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellsignal (SS₁) dem gewünschten Betätigungsweg des Steuerventils (19) entspricht.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Regler (8) ein zweites Stellsignal (SS₂) erzeugt, mit dem der Antriebsmotor (5) des Kraftfahrzeuges ansteuerbar ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Fahrzeugräder erfassende Radsensoren (14, 15, 16, 17), ein elektronischer ABS/ASR-Regler (7) sowie hydraulische Mittel (9) vorgesehen sind, die eine Durchführung von Blockierschutz- sowie Antriebsschlupfregelvorgängen ermöglichen.

5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Raddrehzahl bzw. Radgeschwindigkeit entsprechende Ausgangssignale (ω_R) des ABS/ASR-Reglers (7) einer Auswerteschaltung (21) zugeführt werden, deren die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie die Fahrzeugbeschleunigung darstellende Ausgangssignale (v_F, _F) als weitere Eingangsgrößen dem zweiten Regler (8) zugeführt werden.

6. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (4, 18) vorgesehen sind, die eine Fahrerverzögerungswunscherkennung ermöglichen.

7. Bremsanlage nach Anspruch 6, wobei das Steuerventil des Bremskraftverstärkers durch ein Bremspedal betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel durch einen mit dem Bremspedal (4) zusammenwirkenden Bremslichtschalter (18) gebildet sind.

8. Bremsanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Regler (8) eine Sicherheitslogik (22) nachgeschaltet ist, die das Stellsignal (SS₁) in Abhängigkeit von einem ABS/ASR-Statussignal (51) sowie dem Ausgangssignal (FW) der Mittel (4, 18) modifiziert.

9. Bremsanlage nach Anspruch 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherheitslogik (22) das zweite Stellsignal (SS₂) in Abhängigkeit von dem ABS/ASR-Statussignal (ST) sowie dem Ausgangssignal (FW) der Mittel (4, 18) modifiziert.

10. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (21) Rad-Drehbeschleunigungssignale (ω_R) erzeugt, die zusammen mit dem Stellsignal (SS₁) einer ein Modell der Bremsanlage enthaltenden logischen Schaltung (Beobachter (23)) zugeführt werden, die Referenzgrößen bildet, die dem zweiten Regler (8) zugeführt werden.

11. Bremsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzgrößen den für die gewünschte Verzögerung im Hauptbremszylinder (3) einzusteuernden Drücken (P_VA, P_HA) entsprechen und im zweiten Regler (8) mit den die Fahrzeuggeschwindigkeit sowie die Fahrzeugbeschleunigung darstellenden Ausgangssignalen (v_F, _F) verglichen werden.

12. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungswunschsignal (VWS) in einem ersten Vergleicher (Subtraktionsstelle (24)) mit einem von der Betätigungseinheit (1) gelieferten Verzögerungs-Istwert (V_ist) verglichen wird und die daraus resultierende Regelabweichung dem zweiten Regler (8) zugeführt wird, dessen einem Steuerventilposition-Sollwert (SV_soll) entsprechendes Stellsignal (SS₁) in einem zweiten Vergleicher (Subtraktionsstelle (25)) mit einem Steuerventilposition-Istwert (SV_ist) verglichen und als Führungsgröße (W) einem dritten Regler (Steuerventil-Lageregler (26)) zugeführt wird, durch dessen Stellgröße (Y) der Elektromagnet (20) angesteuert wird.

13. Bremsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungswunschsignal (VWS) einem zum Erreichen der gewünschten Verzögerung benötigten, im Hauptbremszylinder (3) einzustellenden hydraulischen Bremsdruck entspricht und daß der Verzögerungs-Istwert (V_ist) von einem den im Hauptbremszylinder (3) herrschenden Bremsdruck erfassenden Drucksensor (57) geliefert wird.

14. Bremsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Regler (8) als Bremsdruckregler ausgebildet ist.

15. Bremsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungswunschsignal (VWS) einem zum Erreichen der gewünschten Verzögerung benötigten, im Bremskraftverstärker (2) einzustellenden pneumatischen Differenzdruck (ΔP_soll) entspricht und daß der Verzögerungs-Istwert (ΔP_ist) von einem den im Verstärkergehäuse des Bremskraftverstärkers (2) herrschenden pneumatischen Druck erfassenden Drucksensor geliefert wird.

16. Bremsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Regler (8) als pneumatischer Differenzdruckregler ausgebildet ist.

17. Bremsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verzögerungswunschsignal (VWS) der gewünschten Verzögerung (_soll) eines der Fahrzeugräder entspricht und daß der Verzögerungs-Istwert (_ist) von einem der Radsensoren (14, 15, 16, 17) geliefert wird.

18. Bremsanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Radsensor (14, 15, 16, 17) und dem ersten Vergleicher (24) ein Impuls/Verzögerungs-Wandler (27) geschaltet ist.

19. Bremsanlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Regler (8) als Radverzögerungsregler ausgebildet ist.

20. Bremsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerventilposition-Istwert (SV_ist) mittels eines die Position des Ventilkörpers des Steuerventils (19) direkt erfassenden Wegsensors ermittelt wird.

21. Bremsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdbetätigung des Steuerventils (19) mittels einer einen dritten Dichtsitz (28) des Steuerventils (19) tragenden, durch den Elektromagneten (20) verschiebbaren Hülse (29) erfolgt, wobei der Steuerventilposition-Istwert (SV_ist) indirekt mittels einer zweiten logischen Schaltung (Beobachter (30)) bestimmt wird, die die Steuerventilposition aus dem Betätigungsweg (S_H) bzw. -position der Hülse (29) ermittelt.

22. Bremsanlage nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten logischen Schaltung (Beobachter (30)) eine dritte logische Schaltung (Beobachter (31)) vorgeschaltet ist, die den Betätigungsweg (S_H) bzw. -position der Hülse (29) aus dem durch den Elektromagneten (20) fließenden Strom (I_EM) sowie der magnetischen Flußdichte (B) des Elektromagneten (20) ermittelt.

23. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellsignal (SS₁) einem zum Erreichen der gewünschten Verzögerung benötigten, durch das Steuerventil (19) hindurch strömenden Luft-Volumenstrom (q_soll) entspricht.

24. Bremsanlage nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellsignal (SS₁) bzw. q_soll)) in einem dritten Vergleicher (Subtraktionsstelle (32)) mit einem Luft-Volumenstrom-Istwert (q_ist) verglichen wird und die daraus resultierende Regelabweichung einem vierten (Volumenstrom-)-Regler (34) zugeführt wird, dessen einem Steuerventilpositions-Sollwert (SV_soll) entsprechende Ausgangsgröße in einem vierten Vergleicher (Subtraktionsstelle (33)) mit einem Steuerventilposition-Istwert (SV_ist) verglichen und als Führungsgröße dem dritten Regler (Steuerventil-Lageregler (26)) zugeführt wird, durch dessen Stellgröße (Y) der Elektromagnet (20) angesteuert wird, wobei der Luft-Volumenstrom-Istwert (q_ist) von einer vierten logischen Schaltung (Beobachter (35)) geliefert wird, die den Luft-Volumenstrom-Istwert (q_ist) aus dem Steuerventilposition-Istwert (SV_ist) sowie dem im Bremskraftverstärker (2) herrschenden pneumatischen Differenzdruck (ΔP_BKV) ermittelt.