DE3741235A1 - Bremsanlage mit blockierschutzregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einer Blockier­ schutzregelung ausgerüsteten Bremsanlage, die einen zweikreisigen Bremsdruckgeber und Bremsdruckmodulatoren aufweist, die im Regelfall den Bremsdruck in den Radbremsen variieren. Ferner besitzt die Bremsanlage Sensoren zur Ermittlung des Drehverhaltens der geregelten Räder und Schaltkreise zur Verarbeitung der Sensorsignale sowie zur Erzeugung von Bremsdrucksteuersignalen, die den Bremsdruckmodulatoren zuführbar sind.

Der Herstellungsaufwand von Bremsanlagen mit Blockier­ schutzregelung hängt u.a. sehr wesentlich davon ab, wieviele Regelkanäle und hydraulisch getrennte Bremskreise vorhanden sind. Bekannte aufwendige Bremsanlagen haben drei oder vier Regelkanäle und zwei oder drei Bremskreise (DE-OS 30 40 561, DE-OS 33 17 629, DE-OS 36 23 149, DE-OS 36 24 722). Hohe Anforderungen an das Bremsverhalten und an die Sicherheit des Bremsensystems beim Auftreten eines Defektes, z.B. beim Ausfall eines Bremskreises, lassen sich mit der Bremsanlage erfüllen, die drei hydraulisch getrennte Kreise und drei Regelkanäle besitzt (DE-OS 30 40 561). Diese Anlage besitzt einen Tandem-Hauptzylinder, an dessen Bremskreise je ein Vorderrad über unabhängig voneinander ansteuerbare Bremsdruckmodulatoren bzw. Ventilpaare angeschlossen sind. Die Hinterräder sind mit dem dritten Bremskreis verbunden, wobei der Hinterrad­ bremsdruck gemeinsam für beide Räder nach dem Select-low-Prinzip, bei dem das zuerst zum Blockieren neigende Rad die Bremsdruckhöhe bestimmt, geregelt wird. Es sind drei oder vier Radsensoren zur Ableitung der nötigen lnformation über das Raddrehverhalten erforderlich.

Andere bekannte Bremsanlagen besitzen nur zwei Regel­ kanäle. Die Bremsdruckregelung richtet sich dabei in erster Linie nach der Blockierneigung bzw. nach dem Dreh­ verhalten der Vorderräder (DE-OS 33 14 802). Der Brems­ druck in den Hinterradbremsen wird zweckmäßigerweise jeweils dem diagonalen Vorderrad nachgeführt. Mit solchen Anlagen läßt sich nicht verhindern, daß in bestimmten Situationen der Bremsweg länger wird, als dies bei optimaler Regelung möglich wäre, oder daß ein Hinterrad blockiert.

Schließlich ist es auch schon bekannt, eine Bremsanlage zweikreisig mit vorzugsweise diagonaler Bremskreisauf­ teilung auszulegen, in beiden Kreisen jeweils ein Einlaß-/Auslaßventilpaar zur Bremsdruckregelung vorzusehen und in beiden Kreisen jeweils im Druckmittelweg beispiels­ weise zu den Vorderrädern je ein zusätzliches sperrbares Ventil einzufügen, um die Regelvarianten zu erhöhen (DE-OS 34 26 456). Dies bedeutet einen Kompromiß. Mit Hilfe dieses zusätzlichen Ventils kann der Druck in dem angeschlossenen Rad während der Bremsdruckmodulation konstant gehalten werden.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage mit Blockierschutzregelung zu schaffen, die sich gegenüber den bekannten hochwertigen Anlagen durch einen verringerten Herstellungsaufwand auszeichnet. Insbesondere sollten zwei Regelkanäle genügen, ohne nennenswerte Einbußen im Bremsverhalten im Vergleich zu Bremsanlagen mit drei oder vier Regelkanälen hinnehmen zu müssen.

Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe in überraschend einfacher, technisch fortschrittlicher Weise mit einer Bremsanlage der eingangs genannten Art gelöst werden kann, deren Besonderheit darin besteht, daß an die beiden Bremskreise, und zwar an die Ausgänge des geregelten Druckes, jeweils die Radbremse eines Vorderrades direkt und über eine für beide Kreise gemeinsame Ventilanordnung, die zwei Eingänge zum Anschluß an die Bremskreise und zwei Ausgänge, an denen im Regelfall der jeweils niedrigere Eingangsdruck und somit der niedrigere Vorderradbremsdruck ansteht, besitzt, die Hinterradbremsen angeschlossen sind.

Die erstrebte Vereinfachung und Aufwandreduzierung der geregelten Bremsanlage wird also durch die Beschränkung auf zwei voneinander unabhängige Regelkanäle, die direkt zu den Vorderradbremsen führen, und durch den Anschluß der Hinterradbremsen über eine spezielle Ventilanordnung, nämlich über ein hydraulisches Select-low-Ventil erreicht. Da weitere Ventile für die Hinterradbremsen entfallen, wird der Ventilaufwand für die Bremsdruckregelung insgesamt vergleichsweise gering, unabhängig davon, ob es sich um eine geregelte Bremsanlage mit offenen Kreisen, d.h. mit Ableitung des Druckmittels in einen Vorratsbehälter, oder um ein Plungersystem mit z.B. Multiplex-Regelung handelt.

Der Aufwand an elektronischen Bauteilen und Schaltkreisen wird ebenfalls geringer, weil weniger elektromagnetische Ventile zu betätigen sind. Die Förderleistung einer Hydraulikpumpe, mit der ein für die Druckregelung erforderlicher Hilfsdruck erzeugt wird, oder der entsprechenden Aggregaten bei anderen bekannten Brems­ systemen (z.B. Vacuumquelle, Elektromotor usw.) wird ebenfalls geringer, weil nur zwei Regelkanäle benötigt werden. In vielen Fällen dürften zwei Radsensoren, mit denen sich das Drehverhalten der Vorderräder feststellen läßt, genügen, obwohl sich mit zusätzlichen Sensoren, die Informationen über das Drehverhalten der Hinterräder liefern, die Regelung in vielen Situationen verbessern ließe.

Die Regelung des Bremsdruckes in den Hinterradbremsen auf das Druckniveau des Vorderrades mit dem schlechteren Straßenkontakt führt normalerweise zu einer leichten Unterbremsung der Hinterachse, wodurch, was sehr wesentlich ist, auch in ungünstigen Straßensituationen die Fahrstabilität des Fahrzeugs gewährleistet ist. Die Lenkfähigkeit des Fahrzeugs wird ohnehin durch die Individualregelung der Vorderräder sichergestellt.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung nimmt bei Ausfall eines Bremskreises die Ventilanordnung eine Schaltstellung ein, in der in dem intakten Bremskreis die Radbremse eines Vorderrades und des diagonal zu diesem angeordneten Hinterrades hydraulisch getrennt von den Radbremsen der zweiten Diagonalen zusammengeschaltet sind. Die Ventilanordnung bzw. die Kreise werden also bei Kreisausfall "verriegel", um z.B. bei einem Leck in einem Vorderradanschluß einen völligen Druckabbau in den Hinterradbremsen zu verhindern. Vielmehr läßt sich in dem intakten Kreis der volle Bremsdruck an die Radbremsen einer Diagonalen anlegen.

Die Ventilanordnung kann nach der Erfindung in Form eines vordruckgesteuerten Folgeventils ausgebildet sein, das zweckmäßigerweise zwei Endstellungen aufweist, in denen jeweils die Radbremsen einer Diagonalen zusammengeschaltet und hydraulisch von den Radbremsen der zweiten Diagonalen getrennt sind.

Schließlich dient gemäß einer weiteren Ausführungsart der Erfindung als Ventilanordnung ein 4/5-Wegeventil, das in seiner Grund- oder Ruhestellung die Radbremsen der Diagonalen untereinander verbindet, das bei ungleichem Druck in den Vorderradbremsen die beiden Hinterradbremsen an den den geringeren Druck führenden Eingang (und damit an die Vorderradbremse mit dem niedrigeren Bremsdruck) anschließt und das bei Druckausfall auf nur einer Eingangsleitung nur die Radbremsen im intakten Diagonal-Bremskreis verbindet.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Abbildungen hervor.

Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung die wichtigsten hydraulischen Komponenten einer Bremsanlage mit Blockierschutzregelung nach der Erfindung,

Fig. 2 symbolisch die Ventilanordnung zum Anschluß der Hinterradbremsen der Bremsanlage nach Fig. 1,

Fig. 3 schematisch vereinfacht eine Ausführungsart des Ventils nach Fig. 2 in der Grund- oder Ruhestellung bzw. bei ausgeglichenem Druck,

Fig. 4 die Ventilanordnung nach Fig. 3 während einer Regelphase, in der die Vorderradbremsdrücke verschieden sind,

Fig. 5 die Ventilanordnung nach Fig. 3 während eines Bremsvorganges und eines Druckausfalles in einem Bremskreis und

Fig. 6 in gleicher Darstellung wie Fig. 1 eine Bremsanlage der erfindungsgemäßen Art, die für eine Bremsdruckregelung im Zeit-Multiplex-Betrieb vorgesehen ist.

Die Bremsanlage nach Fig. 1 besitzt als Bremsdruckgeber 1 einen Tandem-Hauptzylinder 2 mit einem vorgeschalteten Unterdruckverstärker 3. An die beiden Bremskreise I, II sind die Radbremsen 4-7 über jeweils ein Einlaßventil-/Auslaßventilpaar 8, 9; 10, 11 pro Bremskreis angeschlossen. Die Auslaßventile 9, 11 führen zu einem Druckausgleichs- und Druckmittelvorratsbehälter 12, der mehrere Kammern besitzt und an den auch der Tandem- Hauptzylinder 2 des Bremsdruckgebers 1 und eine Hilfsdruckquelle 13 angeschlossen sind.

Die Hilfsdruckquelle 13 besteht in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel im wesentlichen aus zwei Hydraulik­ pumpen 14, 15, die über eine gemeinsame Antriebswelle von einem Elektromotor 16, der nur während einer Blockier­ schutzregelung eingeschaltet ist, angetrieben werden. Die Hilfsdruckquelle 13 ist zweikreisig ausgebildet, damit bei einem Defekt, insbesondere bei einem Leck in einem der Bremskreise 1, 11, höchstens ein Bremskreis bzw. die Bremsen einer Diagonalen ausfallen.

Die Ventile 17, 18 im Inneren des Tandem-Hauptzylinders 2, die die Arbeitkammern 19, 20 in der Ruhestellung der Anlage mit dem Behälter 12 verbinden, sind als regelnde Zentralventile ausgebildet. Nach dem Einschalten der Hilfsdruckquelle 13 bzw. der Hydraulikpumpen 14 und 15 wird über diese Zentralventile 17, 18 der Druck im Inneren der Arbeitskammern 19, 20 auf einen pedalkraftproportiona­ len Wert begrenzt.

Über die Einlaßventile 8, 10 sind die Radbremsen 4, 5 der beiden Vorderräder VL, VR direkt an den Bremskreis I bzw. II angeschlossen. Der Druckmittelweg zu den Hinterrad­ bremsen 6, 7 führt dagegen nicht nur über die Einlaßventile 8, 10, sondern zusätzlich über eine Ventilanordnung 21. Es handelt sich hierbei um ein vordruckgesteuertes Folge­ ventil, dessen beide Eingänge E 1, E 2 zu getrennten Brems­ kreisen I, II führen. Das Ventil 21 hat zwei Ausgänge A 3, A 4, die jeweils mit der Radbremse 7, 6 eines Hinterrades HR, HL verbunden sind, wobei zumindest in bestimmten Stellungen des Ventils 21 die beiden durch das Ventil hindurchgeführten Bremskreise I, II hydraulisch getrennt sind und für eine diagonale Aufteilung der Bremskreise sorgen.

Den grundsätzlichen Aufbau des vordruckgesteuerten Folgeventils 21 veranschaulicht die symbolische Darstellung gemäß Fig. 2. In der wiedergegebenen Grund- oder Ruhestellung A, die bei ausgeglichenem Druck bzw. gleichem Druck in den Vorderradbremsen 4, 5 gegeben ist, sind die Hinterradbremsen 7, 6 gewissermaßen den Vorderradbremsen 4, 5 über das Ventil 21 parallel geschaltet, so daß in allen Bremsen der gleiche Druck herrscht. Werden die Druckmodulatoren bzw. Ventilpaare 8, 9; 10, 11 angesteuert und dadurch unterschiedliche Drücke in den Vorderradbremsen 4, 5 hervorgerufen, verläßt das vordruckgesteuerte Folgeventil 21, das hier ein 4/5-Wegeventil ist, seine Grundstellung A und nimmt die Schaltposition B 1 oder B 2 - je nach Richtung des Druckübergewichtes - ein, so daß nunmehr an den Bremskreis 1 (Schaltstellung B 1) oder an den Bremskreis II (Schalt­ stellung B 2) beide Hinterradbremsen 6, 7 angeschaltet sind. Der niedrigere Druck an den Eingängen E 1, E 2 bestimmt hierbei die Höhe des Druckes an den Ausgängen A 3 und A 4.

Fällt gar ein Bremskreis I, II vollständig aus, wird das Ventil 21 in eine seiner beiden Endpositionen C 1 oder C 2 umgeschaltet. In dieser Schaltposition bestimmt nicht mehr der niedrigere Eingangsdruck den Bremsdruck in den Hinterradbremsen 6, 7. Vielmehr wird die Radbremse des Hinterrades, das zu dem in dem intakten Kreis liegenden Vorderrad diagonal angeordnet ist, angeschlossen und der Druckmittelweg in der zweiten Diagonalen bzw. zu der zweiten Hinterradbremse gesperrt. Auf diese Weise wird das Ventil 21 gegen Bremskreisausfall verriegelt, um zu verhindern, daß bei einem Leck an einem Vorderrad beide Hinterradbremsen drucklos werden.

Die Fig. 3 bis 5 veranschaulichen den grundsätzlichen Aufbau eines vordruckgesteuerten Folgeventils der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Art.

Fig. 3 zeigt die Schaltstellung A (vgl. Fig. 2) des Folgeventils 21. Diese Schaltstellung nimmt das Ventil bei nichtbetätigter Bremse sowie bei ungeregelten Bremsvor­ gängen ein, weil in diesen Situationen gleicher Druck in den beiden Vorderradbremsen herrscht.

Das Folgeventil 21 besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung im wesentlichen aus einem Stellkolben 22, der in einem Zylinder 23 axial verschiebbar geführt ist. Zwei gleich dimensionierte Federn 24, 25 halten den Kolben 22, solange der Druck ausgeglichen ist, in einer Mittellage im lnneren des Zylinders 23. Die beiden Stirnkammern 26, 27 des Kolbens 22 sind jeweils an einen Eingang E 1 bzw. E 2 angeschlossen, der wiederum mit der Bremse 4 oder 5 an dem Vorderrad VL oder VR - vgl. Fig. 1 - in Verbindung steht. Die beiden Ausgänge A 3, A 4 des Folgeventils 21 führen jeweils zu der Radbremse eines Hinterrades HL bzw. HR.

Der Stellkolben 22 besitzt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel 6 Ringnuten 28-33, die über Kanäle 34, 35 im Inneren des Stellkolbens 22 derart zusammen­ geschaltet sind, daß sich je nach Druckbeaufschlagung des Stellkolbens 22 bzw. je nach Schaltstellung die beiden Bremskreise diagonal aufgeteilt, beide Ausgänge A 3, A 4 an demjenigen Eingang E 1 oder E 2, an dem der niedrigere Druck anliegt, angeschlossen oder - in den Endstellungen des Stellkolbens 22 - die Bremskreise hydraulisch gegenüber dem zweiten Diagonalkreis verriegelt sind. Hydraulikwege, in die Rückschlagventile 36, 37 eingefügt sind, stellen den Abbau des Bremsdruckes in den Hinterradbremsen beim Lösen der Bremse und beim (geregelten) Reduzieren des Brems­ druckes in einer Vorderradbremse sicher.

Das Folgeventil 21 bleibt, solange keine Fehler auftreten und die Blockierschutzregelung nicht in Funktion ist, in seine Ruhelage gemäß Fig. 3. Wird ein Vorderrad instabil bzw. neigt zum Blockieren, setzt die Blockierschutz­ regelung ein. Der Bremsdruck in der Radbremse dieses Vorderrades - im folgenden wird angenommen, das rechte Vorderrad VR wäre instabil geworden - wird nun durch zeitweises Umschalten des Auslaßventiles 11 (siehe Fig. 1) reduziert. Der Druck in der Stirnkammer 27 wird geringer als der Druck in der Kammer 26, was eine Verschiebung des Stellkolbens 22 zur Folge hat. Fig. 4 erläutert diese Situation. Das Ventil 21 ändert seine Schaltposition. Die Verbindung vom Eingang E 1 zu den Ausgängen A 3, A 4 wird unterbrochen. Beide Ausgänge A 3, A 4 bzw. die Radbremsen beider Hinterräder sind nun über die Kanäle im lnneren des Stellkolbens 22 an den Eingang E 2, der den niedrigeren Bremsdruck des rechten Vorderrades VR führt, angeschlossen.

Hätte sich das Druckgefälle in der entgegengesetzten Richtung geändert, hätte dies zu einer Verschiebung des Kolbens nach links und zu dem Anschluß beider Hinterrad­ bremsen an den Eingang E 1 geführt.

Fig. 5 erläutert die Schaltstellung des Kolbens 22 des Folgeventils 21 beim völligen Ausfall eines Bremskreises. Fig. 5 gilt z.B. für eine Leckage im rechten Vorderrad VR. Der Kolben befindet sich in diesem Fall in seiner rechten Endstellung. Über einen Druckmittelweg 38 im Inneren des Stellkolbens 22 ist in dieser Schaltposition das rechte Hinterrad HR über die Stirnkammer 26 mit der Radbremse des linken Vorderrades VL verbunden. Ein Druckmittelfluß aus diesem Bremskreis in den Bremskreis der zweiten Diagonalen ist nicht möglich. Der intakte Bremskreis ist also gegenüber dem defekten Bremskreis verriegelt. In dieser Situation bleiben somit die Bremsen einer Diagonalen in Funktion.

Fig. 6 veranschaulicht, daß sich die Erfindung auch mit einer Bremsanlage verwirklichen läßt, bei der der Bremsdruck in den beiden Bremskreisen III, IV nach dem Zeit-Multiplex-Verfahren, nämlich zeitlich nacheinander, variiert wird.

Die Bremsanlage nach Fig. 6 besteht im Prinzip aus einem Tandem-Hauptzylinder 39 mit einem vorgeschalteten Steuer­ kolben oder Modulatorkolben 40 und einem hydraulischen Bremskraftverstärker 41. Bei ungeregelten Bremsvorgängen steht ein Modulatorraum 42 über ein auf Durchlaß geschaltetes Ventil 43 mit einem Druckausgleichsbehälter 44 in Verbindung, so daß der im Verstärker 41 verstärkte Pedaldruck über den Kolben 40 ungehindert auf die beiden Kolben 45 und 46 des Tandem-Hauptzylinders 39 übertragen werden kann.

Eine Hilfsdruckquelle für den hydraulischen Verstärker 41 besteht im wesentlichen aus einer Hydraulikpumpe 47 und einem Druckspeicher 48.

Neigt ein Rad zum Blockieren, beispielsweise das rechte Vorderrad VR, wird ein normalerweise auf Durchlaß geschaltetes Ventil 50 im Druckmittelweg des anderen, des weiterhin stabil laufenden Rades VL auf Sperren umgeschaltet und sodann durch Umschalten der beiden Ventile 43, 51 Hilfsdruck aus dem hydraulischen Brems­ kraftverstärker 41 in Modulatorkammern 42 eingesteuert. Der Modulatorkolben 40 wird dadurch um einen bestimmten Weg zurückverschoben, was eine Reduktion des Druckes in den Arbeitskammern des Hauptzylinders 39 zur Folge hat. Diese Bremsdruckreduzierung pflanzt sich über das weiterhin auf Durchlaß geschaltete Ventil 49 und den Ausgang A 6 bis zur Radbremse 5 des rechten Vorderrades fort, während der Druck am Ausgang A 5 und in der Radbremse 4 des linken Vorderrades VL, da zuvor das Ventil 50 umgeschaltet wurde, konstant bleibt. Nach dem Reduzieren des Druckes in der Radbremse 5 kann bei Bedarf durch Sperren des Ventiles 49, Zurückschalten des Ventiles 50 in den Ruhezustand sowie durch entsprechende Modulation des Druckes in dem Modulatorraum 42 der Bremsdruck in der Radbremse 4 des linken Vorderrades auf das gewünschte Niveau angehoben oder abgesenkt werden.

Über das vordruckgesteuerte Folgeventil 21′ folgt der Bremsdruck in den Radbremsen 6, 7 der beiden Hinterräder HL, HR dem niedrigeren Eingangsdruck bzw. dem niedrigeren Vorderrad-Bremsdruck. Es bestehen in dieser Beziehung keine prinzipiellen Unterschiede gegenüber der anhand der Fig. 1-5 beschriebenen Arbeitsweise, die auch für das Folgeventil 21′ gilt.

Claims (5)

1. Bremsanlage mit Blockierschutzregelung, mit einem zweikreisigen Bremsdruckgeber und mit Bremsdruckmodu­ latoren, mit denen im Regelfall der Bremsdruck in den Radbremsen variierbar ist, mit Sensoren zur Ermittlung des Drehverhaltens der geregelten Räder und mit elektrischen Schaltkreisen zur Verarbeitung der Sensorsignale sowie zur Erzeugung von Brems­ druck-Steuersignalen, die den Bremsdruckmodulatoren zuführbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß an die beiden Bremskreise (I, II, III, IV), und zwar an die Ausgänge (A 1, A 2, A 5, A 6) des geregelten Druckes, jeweils die Radbremse (4, 5) eines Vorderrades (VL, VR) direkt und über eine für beide Kreise gemeinsame Ventilanordnung (21, 21′), die zwei Eingänge (E 1, E 2) zum Anschluß an die Bremskreise und zwei Ausgänge (A 3, A 4), an denen im Regelfall der jeweils niedrigere Eingangsdruck ansteht, besitzt, die Hinterradbremsen (6, 7) angeschlossen sind.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausfall eines Bremskreises (I, II, III, IV) die Ventilanordnung (21, 21′) eine Schaltstellung einnimmt, in der in dem intakten Bremskreis die Radbremse (4, 5) eines Vorder­ rades (VL, VR) und des diagonal zu diesem angeordneten Hinterrades (HR, HL) hydraulisch getrennt von den Radbremsen der zweiten Diagonalen zusammengeschaltet sind.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Ventilanordnung ein vordruckgesteuertes Folgeventil (21, 21′) vorgesehen ist.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Folgeventil (21, 21′) zwei Endstellungen aufweist, in denen jeweils die Radbremsen (4, 7; 5, 6) einer Diagonalen zusammen­ geschaltet und hydraulisch von den Radbremsen der zweiten Diagonalen getrennt sind.

5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (21, 21′) in Form eines 4/5-Wegeventils ausgebildet ist, das in seiner Grund- oder Ruhestellung (A, Fig. 3) die Radbremsen (4, 7; 5, 6) der Diagonalen unter­ einander verbindet, das bei ungleichem Druck in den Vorderradbremsen (4, 5) die beiden Hinterradbremsen (6, 7) an den den geringeren Druck führenden Eingang anschließt (B 1, B 2, Fig. 4) und das bei Druckausfall (C 1, C 2, Fig. 5) auf nur einer Eingangsleitung (E 2) nur die Radbremsen im intakten Diagonal-Bremskreis verbindet.