DE4328837A1 - Blockiergeschützte Bremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine blockiergeschützte hy­ draulische Bremsanlage mit einem zweikreisigen Bremsdruckge­ ber, an den die Radbremsen der Fahrzeugräder in diagonaler Bremskreisaufteilung über elektrisch betätigbare Hydraulik­ ventile angeschlossen sind, wobei in jedem Bremskreis ein für beide Räder gemeinsamer, in der Ruhestellung der Hydraulik­ ventile offener Einlaßventilweg und ein gemeinsamer Auslaß­ ventilweg, der in der Druckabbauphase einen Druckmittelweg zu einer Rückförderpumpe oder zu einem Druckausgleichbehälter freigibt, vorhanden sind und wobei jeweils im Druckmittelweg vor der Hinterradbremse ein Druckminderer eingefügt ist.

Eine zweikreisige Bremsanlage dieser Art ist z. B. in der DE 34 13 738 A1 beschrieben. Die beiden diagonalen Brems­ kreise sind jeweils über ein gemeinsames Einlaßventil mit dem Hauptzylinder und über ein gemeinsames Auslaßventil mit einem Druckausgleichsbehälter verbunden, aus dem Druckmittel mit Hilfe einer Hydraulikpumpe in das Hydrauliksystem zurückge­ pumpt wird. In dem Druckmittelweg zu den Hinterradbremsen ist in jedem Bremskreis ein Druckminderer eingefügt, der auch un­ ter ungünstigen Bedingungen, z. B. bei Ausfall der Blockier­ schutzregelung, das für die Fahrstabilität gefährliche Über­ bremsen der Hinterräder verhindern soll.

Bei einer bekannten Bremsanlage mit elektronisch gesteuerter Bremskraftverteilung, die in der DE 34 40 541 A1 beschrieben ist, sind beide Hinterräder über ein gemeinsames, elektrisch betätigbares Hydraulikventil an einen Bremskreis des zwei­ kreisigen Bremsdruckgebers angeschlossen. Dem Hydraulikven­ til, das in seiner Ruhestellung auf Sperren geschaltet ist, liegt ein Druckminderer parallel. Durch Ansteuerung des Hy­ draulikventils wird in Abhängigkeit von dem mit Radsensoren ermittelten Drehverhalten der einzelnen Räder, insbesondere dem Radschlupf, die Bremsdruckverteilung gesteuert, um eine möglichst ideale Bremskraftverteilung auf die Vorder- und auf die Hinterräder zu erreichen. Eine Blockierschutzregelung ist bei dieser bekannten Bremsanlage nicht vorgesehen.

Außerdem sind blockiergeschützte Bremsanlagen in vielfältiger Art bekannt, bei denen radindividuell der Druck auf den je­ weils gewünschten, von der Elektronik errechneten Wert einge­ stellt wird. Da bei diesen Bremsanlagen für jedes Rad ein Einlaß-/Auslaßventilpaar oder ein 3/3-Wegeventil mit den zu­ gehörigen elektronischen Ansteuerwegen benötigt wird, ist der erforderliche Herstellungsaufwand hoch.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine blockier­ geschützte Bremsanlage zu entwickeln, die sich im Vergleich zu herkömmlichen Anlagen durch geringeren Magnetventil bzw. Herstellungsaufwand auszeichnet. Dies sollte ohne Einschrän­ kung der Leistungsfähigkeit des Systems, nämlich einer zu­ friedenstellenden Druckregelung zum Erhalt der Lenkfähigkeit und Fahrstabilität und zur Erzielung eines kurzen Bremsweges, erreicht werden.

Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe durch die im beigefüg­ ten Anspruch 1 beschriebene Weiterbildung einer Bremsanlage der eingangs genannten Art gelöst werden kann. Die Besonder­ heit der erfindungsgemäßen Bremsanlage besteht darin, daß in jedem der beiden Bremskreise, an die die Räder diagonal ange­ schlossen sind, dem Druckminderer ein elektrisch betätigba­ res, in der Ruhestellung sperrendes, auf Durchlaß umschaltba­ res Hydraulikventil parallel liegt, und daß der Vorderrad­ bremse jeweils eine Blende vorgeschaltet ist. Bei einer solchen Anordnung läßt sich der Bremsdruck, obwohl es sich um eine Bremsanlage mit nur wenigen Hydraulikventilen handelt, sowohl am Vorderrad als auch am Hinterrad recht genau dem idealen Verlaufannähern.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung ist als Druckminderer ein hydraulisches Druckminderventil mit ausge­ prägtem Hystereseverhalten der Funktionskennlinie vorgesehen. Vorteilhaft ist es, wenn das Druckminderventil derart ausge­ legt ist, daß in der Phase abnehmenden Bremsdrucks, solange das dem Druckminderer parallel liegende Hydraulikventil ge­ schlossen ist, der Druck in der Hinterradbremse in weitem Be­ reich annähernd konstant bleibt oder zumindest mit geringerem Gradienten im Vergleich zur Druckänderung in der Druckaufbau­ phase abnimmt. Druckminderventile mit solchen Funktionskurven sind bekannt und werden bereits serienmäßig in Pkw′s verbaut.

Weiterhin ist es von Vorteil, wenn der Druckminderer derart ausgelegt ist, daß im unteren Verzögerungsbereich die ideale und die tatsächliche Bremskraftverteilung eng zusammenliegen. Außerdem sollen erfindungsgemäß der Umschaltdruck des Druck­ minderers, nach dessen Überschreiten der Druck am Ausgang des Druckminderers in Relation zum Eingangsdruck geringer wird, im Vergleich zu üblicher Auslegung niedrig liegen, vorzugs­ weise in der Größenordnung zwischen 10 und 20 bar.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsart der Erfin­ dung begrenzt die der Vorderradbremse vorgeschaltete Blende den Druckgradienten auf einen Wert in der Größenordnung zwi­ schen 500 und 3000 bar/s, vorzugsweise zwischen 1000 und 2000 bar/s; dies gilt beispielsweise für die Bremsanlage eines Pkw′s der Mittelklasse.

In manchen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, wenn das dem Druckminderventil parallel liegende Hydraulikventil in dem Durchlaßweg eine Blende enthält, die die Druckänderung auf einen Wert in der Größenordnung von 100 bis 500 bar/s be­ grenzt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß in vielen Fällen bei der Steuerung des Druckaufbaus in der Hinterrad­ bremse anstelle eines pulsförmigen Druckaufbaus ein konti­ nuierlicher Druckanstieg eingestellt werden kann.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung weiterer De­ tails anhand der beigefügten Abbildungen und Diagramme hervor.

Es zeigen

Fig. 1 schematisch vereinfacht die wesentlichen hydrau­ lischen Komponenten einer Bremsanlage nach der Er­ findung,

Fig. 2 im Diagramm eine günstige Einstellung der Brems­ kraftverteilung für die Bremsanlage nach Fig. 1

Fig. 3 im Diagramm die Funktionskennlinie eines Druckmin­ derventils für die Bremsanlage nach Fig. 1,

Fig. 4 den Radgeschwindigkeitsverlauf und zugehörigen Bremsdruckverlauf während eines Regelungsvorgangs mit der Bremsanlage nach Fig. 1.

Fig. 1 dient zur Veranschaulichung der wesentlichen hydrau­ lischen Komponenten einer Bremsanlage nach der Erfindung. Es handelt sich in diesem Beispiel um eine blockiergeschützte Bremsanlage mit einem geschlossenem hydraulischen System. An einen Bremsdruckgeber 1, der im wesentlichen aus einem Haupt­ zylinder 2 mit einem vorgeschalteten Unterdruckverstärker 3 besteht, sind die Fahrzeugräder in diagonaler Bremskreisauf­ teilung angeschlossen. Dargestellt ist nur ein Bremskreis I, der zu dem linken Vorderrad VL und dem rechten Hinterrad HR führt. Ein nicht dargestellter zweiter Bremskreis II ist in gleicher Weise aufgebaut.

Die Bremsanlage nach Fig. 1 besitzt pro Bremsenkreis I, II ein in der Ruhestellung auf Durchlaß geschaltetes, auf Sper­ ren umschaltbares Einlaßventil 4 und ein in der Ruhestellung sperrendes, auf Durchlaß umschaltbares Auslaßventil 5. Dem Einlaßventil 4 ist in bekannter Weise ein Rückschlagventil 6, das sich zum Hauptzylinder 2 hin öffnet, parallel geschaltet. Das in der Bremsdruckabbauphase aus den Radbremsen abgeleite­ te Druckmittel wird mit Hilfe einer Rückförderpumpe 7 in den Hauptzylinder 2 zurückgepumpt. Ein Niederdruckspeicher 8 dient in bestimmten Situationen zur Zwischenspeicherung des über das Auslaßventil 1 abfließenden Druckmittels.

Die vorliegende Erfindung könnte auch für eine Bremsanlage mit offenem Hydrauliksystem, bei dem das über das Auslaßven­ til 5 abfließende Druckmittel in einen unter Atmosphärendruck stehenden Behälter gelangt und die Pumpe zur Hilfsdruckver­ sorgung dient, Anwendung finden.

In dem Druckmittelweg zu der Hinterradbremse 10 ist erfin­ dungsgemäß ein Druckminderer 12 oder Druckminderventil mit einer Bypass-Leitung 13 eingefügt, in die ein in der Ruhe­ stellung geschlossenes Hydraulikventil 14 eingesetzt ist. Nach Umschalten in die Durchlaßstellung wird das über diese Bypass-Leitung 13 schließende Druckmittel durch eine Blende 15, die sich in dem Hydraulikventil 14 oder in der Bypass-Leitung 13 befindet, gedrosselt. Bei einer Bremsanlage für ein Pkw der Mittelklasse ist vorgesehen, durch diese Blende 15 den Druckgradienten auf einen Wert in der Größen­ ordnung zwischen 100 und 500 bar/s, insbesondere zwischen 200 und 400 bar/s zu begrenzen.

Im Druckmittelweg zur Vorderradbremse 9 ist bei der Bremsan­ lage nach Fig. 1 eine Blende 11 eingefügt. In einem Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung, auf das sich die Darstellung be­ zieht, wird durch die Blende 11 die Druckänderung auf einen Wert in der Größenordnung zwischen 500 und 3000 bar/s, insbe­ sondere zwischen 1000 und 2000 bar/s begrenzt.

Eine bevorzugte Auslegung der Bremskraftverteilung für die Bremsanlage nach Fig. 1 veranschaulicht die mit durchgehen­ dem Linienzug dargestellte, geknickte Kennlinie K1 in Fig. 2. Um auch auf Fahrbahnen mit kleinen Haftwerten, also auf schnee- oder eisbedeckten Fahrbahnen, eine gute Kraft­ schluß-Ausnutzung zu erreichen, ist die Verteilung der auf die Vorderachse fallenden Bremskraft B_VA zu der auf die Hinterachse fallenden B_HA derart ausgelegt, daß im unteren Verzögerungsbereich die ideale und die tatsächliche Brems­ kraftverteilung eng zusammenliegen. Im Vergleich zu dieser Kennlinie K1 ist gestrichelt eine Kennlinie K2 nach üblicher Auslegung wiedergegeben. Die ideale Bremskraftverteilung bei beladenem und leerem Fahrzeug sind in Fig. 2 ebenfalls dar­ gestellt und mit K_bel. und K_leer bezeichnet.

Das Druckminderventil 12 der erfindungsgemäßen Bremsanlage nach Fig. 1 soll vorzugsweise die in Fig. 3 wiedergegebene Funktionskennlinie mit ausgeprägtem Hystereseverhalten auf­ weisen. In Fig. 3 ist die Aufteilung des Druckes an der Hin­ terachse bzw. am Ausgang des Druckminderventils 12 (p_HA) zu dem Druck am Eingang des Druckminderventils 12 (p_VA) darge­ stellt. Druckminderer mit solchen Kennlinien sind grundsätz­ lich bekannt und werden in Serienfahrzeugen verbaut. In der Druckaufbauphase gilt die untere Kennlinie, nach der bei Steigerung des Vorderachsdruckes p_VA auch der in der Achs­ druck p_HA zunimmt, während in der Druckabbauphase das Hystereseverhalten dieser Funktionskennlinie zur Geltung ge­ langt; bei Absenkung des Druckes p_VA, am Eingang des Druck­ minderventils 12 (siehe Fig. 1) ändert sich in weitem Be­ reichen der Druck p_HA am Ausgang des Druckminderventils re­ lativ geringfügig, was durch den annähernd waagerechten Teil der Kennlinie in Fig. 3 zum Ausdruck kommt. Dies gilt natür­ lich nur bei gesperrter Bypass-Leitung 13. Für den Brems­ druckverlauf während einer Blockierschutzregelung ist die Funktionskennlinie des Druckminderventils 12 von Bedeutung.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für eine Blockierschutzregelung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Bremsanlage nach Fig. 1. Im obe­ ren Bereich des Diagramms sind die Fahrzeuggeschwindigkeit oder Fahrzeuggrenzgeschwindigkeit v_REF, der Geschwindig­ keitsverlauf des (linken) Vorderrades v_VL und des Geschwin­ digkeitsverlaufes v_VR des an den gleichen Bremskreis ange­ schlossenen rechten Hinterrades HR gezeigt. Den Bremsdruck­ verlauf während dieser Zeit in der Radbremse 9 des Vorderra­ des (p_VL) und in der Radbremse 12 des Hinterrades (p_HR) ist ebenfalls in Fig. 4 wiedergegeben.

Im normalen Bremsbetrieb bleibt das Hydraulikventil 14 in seiner Ruhestellung, so daß die Bypass-Leitung gesperrt ist. Während einer Blockierschutzregelung, d. h. im ABS-Modus, wird eine Unterbremsung der Hinterachse durch Ansteuerung des Hydraulikventils 14 und durch das daraus folgende Öffnen der Bypass-Leitung 13 überwunden. Im ABS-Modus läßt sich folglich die volle Bremswirkung der Hinterachse ausnutzen.

Zum Druckabbau wird in bekannter Weise bei geschlossenem Ein­ laßventil 4 das Auslaßventil 5 angesteuert. Bei einem relativ hohen Druck oberhalb des Umschaltdruckes des Druckminderven­ tils 12 bewirkt die Hysterese der Funktionskennlinie des Druckminderventils (siehe Fig. 3), daß in dieser Situation die Druckmodulation des Druckes p_VA an der Vorderachse und dabei insbesondere der Druckabbau die Höhe des Druckes p_HA am Ausgang des Druckminderers 12 nur gering beeinflußt.

Bei einem Abbau des Bremsdruckes im ABS-Modus an der Hinter­ achse gelangt die Drossel 11, die sich im Druckmittelweg vor der Vorderradbremse 9 befindet, zur Geltung. Während das Druckmittel aus der Radbremse 10 des Hinterrades HR über das Druckminderventil 12 ungedrosselt abfließt, ist der Druckab­ baugradient des Vorderraddruckes aus der Vorderradbremse 9 durch die Blende 11 begrenzt. In dieser Phase läßt sich also ein schnellerer, stärkerer Bremsdruckabbau an der Hinterachse im Vergleich zum Druckabbau an der Vorderachse erreichen.

Nach Beendigung des Druckabbaus am Hinterrad während des Re­ gelungsvorganges läßt sich dann durch Öffnen des Einlaßven­ tils 4 ein erneuter Druckanstieg in der Vorderradbremse er­ reichen, dem der Druck an der Hinterachse in Folge des Druck­ minderers 12 nur im geringen Maße folgt.

Die Blende 15 in der Bypassleitung 13 führt im ABS-Modus zu einer Begrenzung des Druckgradienten auf z. B. 200 bis 400 bar/s. Bei diesem Druckaufbaugradienten ist eine Beschränkung des Druckaufbaus durch pulsförmige Druckaufbausteuerung im allgemeinen nicht erforderlich, was sich als eine Verbesse­ rung des Regelungskomfort auswirkt und darüber hinaus den Vorteil hat, daß die Stabilitätsgrenze des angeschlossenen Hinterrades mit kleinem Bremsdrucküberschuß erreicht wird. Daran anschließend genügt dann ein relativ geringer Druckab­ bau zur Wiederherstellung der Radstabilität. Da relativ ge­ ringe Druckänderungen am Hinterrad genügen, wird die Beein­ flussung des Vorderradbremsdruckes, die zwangsläufig mit ein­ hergeht, ebenfalls gering.

Fig. 4 zeigt diese "Entkoppelung" des Vorderraddruckes p_VL von dem gestrichelt dargestellten Verlauf des Hinterrad­ druckes p_HR. Die im ABS-Modus zum Zeitpunkt t₁ einsetzen­ de Reduzierung des Vorderraddruckes wirkt sich auf den Hin­ terraddruck p_HR wegen der hysteresebehafteten Funktions­ kennlinie (siehe Fig. 3) praktisch nicht aus. Die zum Zeit­ punkt t₂ einsetzende Druckänderung in der Vorder- und Hinter­ radbremse wird zum Zeitpunkt t₃ durch erneute Druckansteue­ rung in das Vorderrad wieder kompensiert.

Der im Zuge einer Blockierschutzregelung zum Zeitpunkt t₃ einsetzende Bremsdruckaufbau wird durch pulsweises Ansteuern bzw. Zurückschalten des Einlaßventils 4 in seine Ruhelage herbeigeführt. Einem anfänglich steilen Druckaufbau folgen zum Zeitpunkt t₄ und t₅ weitere kurze Druckaufbaupulse. Dies gilt für die Druckeinsteuerung in die Vorderradbremse 9. Zur Druckeinsteuerung in die Hinterradbremse 10 wird das Hy­ draulikventil 14 in der Bypassleitung 13 auf Durchlaß umge­ schaltet, wobei allerdings die Blende 15 zur Wirkung gelangt.

Das Hydraulikventil 14 bleibt während der Druckaufbauphase, d. h. während der Zeitspanne t₃ bis t₆ in seiner Durch­ laßposition, so daß infolge der Wirkung der Blende 15 ein kontinuierlicher Druckanstieg am Hinterrad HR in der Zeit­ spanne t₃ bis t₆ erreicht wird.

Zum Zeitpunkt t₆ schließt sich eine Druckabbauphase an. Das Ventil 14 wird in seine Ruhelage zurückgeschaltet. Den Druck­ abbaugradient in der Vorderradbremse 9 bestimmt die Blende 11. Die Hysterese der Funktionskennlinie des Druckminderven­ tils 12 hat zur Folge, daß sich der zum Zeitpunkt t₆ ein­ setzende Druckabbau auf den Druck in der Hinterradbremse 10 zunächst nicht auswirkt. Bei Bedarf könnte ein schnellerer Druckabbau in der Hinterradbremse 10 durch Ansteuerung des Ventils 14 erreicht werden.

Erfindungsgemäß wird also mit einfachen Mitteln und geringem Aufwand eine weitgehend unabhängige Steuerung des Brems­ druckes am Vorderrad und Hinterrad des gleichen Bremskreises erreicht.

Claims (7)

1. Blockiergeschützte hydraulische Bremsanlage mit einem zweikreisigen Bremsdruckgeber, an den die Radbremsen der Fahrzeugräder in diagonaler Bremskreisaufteilung über elektrisch betätigbare Hydraulikventile angeschlossen sind, wobei in jedem Bremskreis ein für beide Räder ge­ meinsamer, in der Ruhestellung der Hydraulikventile of­ fener Einlaßventilweg und ein gemeinsamer Auslaßventil­ weg, der in der Druckabbauphase einen Druckmittelweg zu einer Rückförderpumpe oder zu einem Druckausgleichsbehäl­ ter freigibt, vorhanden sind und wobei jeweils im Druck­ mittelweg vor der Hinterradbremse ein Druckminderer ein­ gefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Bremskreis (I, II) dem Druckminderer (12) ein elektrisch betätigbares, in der Ruhestellung sperren­ des, auf Durchlaß umschaltbares Hydraulikventil (14) pa­ rallel liegt und der Vorderradbremse (9) eine Blende (11), die den Gradienten des Druckes in der Vorderrad­ bremse (9) in der Bremsdruck-Aufbau- und in der -Abbauphase verringert, vorgeschaltet ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1 dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Druckminderer (12) ein hydraulisches Druckminderventil mit ausgeprägten Hyste­ reseverhalten der Funktionskennlinie vorgesehen ist.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2 dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Phase abnehmenden Bremsdrucks, solange das dem Druckminderer (12) parallel liegende Hydraulikventil (14) geschlossen ist, der Druck in der Hinterradbremse (10) in weitem Bereich annähernd konstant bleibt oder zumindest mit wesentlich geringerem Gradienten im Vergleich zu der Druckänderung in der Druckaufbauphase abnimmt.

4. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschaltdruck des Druckminderers (12), nach dessen Über­ schreiten der Druck am Ausgang des Druckminderers (12) in Relation zu dem Eingangsdruck geringer wird, im Vergleich zu üblicher Auslegung niedrig liegt.

5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Umschaltdruck des Druckminderers (12) in der Größenordnung zwischen 10 und 20 bar liegt.

6. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer für ein PKW der Mittelklasse vorgesehenen Bremsan­ lage die Blende (11) den Druckgradienten auf einen Wert in der Größenordnung zwischen 500 und 3000 bar/s, vor­ zugsweise zwischen 1000 und 2000 bar/s, begrenzt.

7. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Druckminderer (12) parallel liegende Hydraulikventil (14) in dem Durchlaßweg eine Blende (15) enthält, die bei einer für ein PKW der Mittelklasse vorgesehenen Bremsan­ lage die Druckänderung auf einen Wert in der Größenord­ nung von 100 bis 500 bar/s begrenzt.