DE3201047C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremskraftregelung für ein mit einem Antiblockiersystem ausgerüstetes Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 (DE-OS 23 02 921).

Der Zweck eines Antiblockiersystems in Fahrzeugen ist es, Richtungsstabilität, Lenkfähigkeit und kurze Anhaltewege, selbst bei voller Betätigung der Betriebsbremsanlage, sicher­ zustellen.

Ein Antiblockiersystem (ABS) besteht aus einem oder mehreren Sensoren zur Erfassung des Bewegungszustandes eines oder mehrerer Räder, aus einer Auswerte- und Regelelektronik und einem oder mehreren Stellgliedern, wobei unter einem Regelkanal der die Signale wenigstens eines Sensors auswertende Anteil der Aus­ werteelektronik sowie das von den genannten Komponenten mittels der zugeordneten Regelelektronik gesteuerte Stellglied mit den entsprechenden Einlaß- und Auslaßventilen für die Modulation des Bremsdruckes in der Bremsleitung des oder der von dem Stell­ glied zu regelnden Rades bzw. Räder verstanden wird.

In der Praxis sind verschiedene Regelungen verwirklicht worden. Als "technisch vollwertiges" System könnte man bei einem Vier­ radfahrzeug ein Antiblockiersystem ansehen, bei welchem jedes einzelne Rad durch einen eigenen Regelkanal geregelt wird (Individualregelung = IR).

Der Vorteil eines IR-Systems liegt darin, daß die physikalisch zur Verfügung stehenden Reibbeiwerte zwischen Reifen und Fahr­ bahn - unter Wahrung der Seitenführungs-Priorität - optimal für höchste Verzögerungen, d. h. für kürzeste Bremswege genutzt werden können. Allerdings hat das IR-System dann Nachteile, wenn die Griffigkeitsverhältnisse der Räder der linken und rechten Fahrzeugseite unterschiedlich groß sind. In diesem Fall wird vom Antiblockiersystem die jeweils maximal mögliche Bremskraft eingesteuert, was unter den gegebenen Verhältnissen zu einem starken Giermoment am Fahrzeug führt. Dieses Giermoment muß durch Seitenführungskräfte an den Rädern aufgefangen werden, was zu starken notwendigen Lenkkorrekturen führt. Diese Lenk­ korrekturen sind auch bei Fahrzeugen mit Lenkrollradius Null oder negativem Lenkrollenradius notwendig, wenn auch mit ent­ sprechend geringerem Kraftaufwand verbunden.

Im Rahmen der Blockierschutz-Entwicklung wurde relativ früh er­ kannt, daß ein solches Voll-Regelungssystem, bezogen auf das riesige Spektrum der möglichen Bremssituationen, nicht das Optimum des Möglichen darstellt. In manche Situationen wäre beispielsweise ein Regelungssystem besser, bei welchem zu­ gunsten verbesserter Spurhaltung ein nicht volles Ausnutzen der Bremskräfte an dem "am besten bremsenkönnenden Rad" erfol­ gen würde. Dies geschieht in extremer Weise bei der sogenannten "Select-Low-Regelung (SLR)", bei welcher die Bremsdrücke an den Bremszylindern der Räder einer Achse immer gleich groß einge­ regelt werden, wobei die absolute Größe jedoch von dem Rad be­ stimmt wird, welches den geringeren Kraftschluß zur Verfügung hat.

Dieses SLR-System sichert zwar die Lenkfähigkeit des Fahrzeuges auch auf Fahrbahnen mit stark unterschiedlichen Griffigkeits­ werten links/rechts (µ-Split), benötigt dabei aber die längsten Anhaltewege.

Aufgrund der hier geschilderten Erkenntnisse haben sich im Zuge der Antiblockiersystem-Entwicklung besonders für schwere Nutzfahrzeuge Problemlösungen herauskristallisiert, bei denen durch den Einsatz einer speziellen Regel-Logik eine (variable) Giermomentabschwächung an einer oder beiden Achsen eines zwei­ achsigen Straßenfahrzeuges bewirkt wird. Die mit dieser Ein­ richtung versehene IR-Regelkreisanordnug liegt demgemäß in den Wirkungen zwischen der IR- und der SLR-Regelkreisanord­ nung und wird "Modifizierte Individual-Regelung (MIR)" genannt.

Bei PKW herkömmlicher Bauart haben sich in der Praxis Anti­ blockiersysteme mit IR-Regelkreisanordnung an der Vorderachse und SLR-Regelkreisanordnung an der Hinterachse bewährt. Nicht alle Straßenfahrzeuge können jedoch mit diesem System unter allen Betriebsbedingungen kontrolliert gebremst werden.

Der Einsatz eines Antiblockiersystems mit einer solchen speziellen Regel-Logik ist bei der vergleichsweise geringen Stückzahl an Fahrzeugen, für die es benötigt wird, wirtschaftlich kaum zu vertreten.

Aus der bereits genannten DE-OS 23 09 921 ist eine Bremskraft­ regelung bekannt, bei der zum Zwecke der Minimierung der Anzahl der Regelkanäle drei Regelkanäle vorgesehen sind, wobei die Räder der Vorder­ achse über zwei Bremskreise geregelt werden. Der erste Brems­ kreis regelt die Bremskräfte an den Rädern der Vorderachse nach der Individualregelung (IR) über zwei Bremskanäle, während der zweite Bremskreis über den dritten Regelkanal die Räder der Hinterachse und von diesen abhängig zusätzlich die Räder der Vorderachse jeweils nach der Selected-Low- Methode (SLR) regelt. Eine derartige Verknüpfung der Brems­ kräfte der Räder der Vorder- und Hinterachse wirkt sich in­ folge der meist gegenläufigen Bremsdynamik derselben nachteilig aus, indem potentielle Bremskraft verschenkt wird.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Antiblockiersystem der genannten Art unter Zuhilfenahme von bereits in ausreichen­ den Stückzahlen produzierten Antiblockiersystem- und Bremsen- Elementen zu schaffen und damit, Entwicklung und Herstellung einer eigenen Regel-Logik (Regelelektronik) einsparend, eine wirksame Giermomentabschwächung und damit eine preiswerte Bremskraftregelung mit MIR-Charakter zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 ge­ kennzeichneten Merkmale gelöst.

Eine solche Anordnung ergibt ein MIR-Verhalten, welches je nach Auslegung näher bei IR oder bei SLR liegt, einfach auf die Be­ lange der jeweiligen Fahrzeugart abgestimmt werden kann und auf die Beladung und das Bewegungsverhalten des Fahrzeuges Rücksicht nimmt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Die nachstehende Beschreibung und Zeichnung eines Aus­ führungsbeispieles bezieht sich auf ein Fahr­ zeug mit zwei Achsen und mit zwei Rädern je Achse, deren Vor­ derachsbremsen zweikreisig, die Hinterachsbremsen einkreisig geregelt werden.

Als Bremskreis ist dabei der mechanisch-hydraulische bzw. -pneu­ matische Teil der Bremsanlage vom Bremspedal über ein Stell­ glied bis zum Bremszylinder eines Rades zu verstehen.

Die Radbremsen sind des besseren Verständnisses wegen als Scheibenbremsen mit den Bremsscheiben 1 und 1′ und den Bremssätteln 2 und 2′ dargestellt. In dem Bremssattel 2 sind pro Fahrzeugseite die Radbremszylinder-Kolben 3 und 4 bzw. 3′ und 4′ untergebracht. Die Druckbeaufschlagung der Rad­ bremszylinderkolben 4 bzw. 4′ erfolgt in der Weise, daß der Fahrer auf das Bremspedal 5 tritt, wobei die Fußkraft durch einen eventuell vorhandenen Bremskraftverstärker 6 verstärkt wird und auf den Hauptbrems-Tandemzylinder 7 drückt; der dort entstehende Hydraulikdruck wird dabei über den An­ schluß 8 in die Leitung 9 bis zu der Verzweigungsstelle 10 und von dort über die Leitungen 11 bzw. 11′ zu den Stell­ gliedern der Regelkanäle 12 bzw. 12′ weitergeleitet. Die Elemente der Regelkanäle sind in je einem zweigeteilten Kasten dargestellt, wobei im einen die Auswerteelektronik sowie die Regelelektronik und im anderen das Stellglied sich befinden sollen. Der von den Stellgliedern entsprechend geregelte Bremsdruck gelangt über die Leitungen 13 bzw. 13′ in die zugehörigen Radbremszylinder 4 bzw. 4′, um dort die nicht dargestellte Bremsbeläge gegen die Bremsscheiben 1 bzw. 1′ zu drücken. Der zuvor beschriebene Bremskreis (je Rad der Vorderachse) wird im weiteren als Kreis A bezeichnet. Der zweite, an der Vorderradbremse zur Wirkung gelangende Bremskreis B besteht aus der Leitung 14, welche am Anschluß 15 des Tandem-Hauptbremszylinders 7 angeschlossen ist und über die Verzweigungsstelle 16, über die Leitung 17 zu einem dritten, für die Vorderachse-Regelung nach dem erfindungs­ gemäßen Prinzip benötigten Regelkanal 18 führt. Da die Brems­ drücke in den Vorderradbremszylindern 3 bzw. 3′ nach dem SLR-Prinzip geregelt werden, führt nach dem Stellglied des Regelkanals 18 eine gemeinsame Leitung 19 zu der Verzweigungs­ stelle 20 und von dort über die Leitungen 21 bzw. 21′ zu den vorher erwähnten Radbremszylindern 3 bzw. 3′, um dort eben­ falls nicht dargestellte Reibungselemente gegen die Brems­ scheiben 1 bzw. 1′ zu drücken.

Von der Verzweigungsstelle 16 führt des weiteren eine Leitung 22 - ggf. über ein zusätzlich vorhandenes Ventil einer Automatisch-Lastabhängigen-Bremskraftsteuereinrichtung (ALB) 23 und eine Leitung 24 zu dem Regelkanal 25, welcher in dem hier dargestellten Falle die Bremsdrücke für die Radbremsen 26 bzw. 26′ der Hinterachse nach dem SLR-Prinzip regelt. Da­ bei gelangt der von dem Bremsgerät 5, 6 und 7 erzeugte Brems­ druck über den Anschluß 15 und die Leitungen 14, 22, 24 und 126 zu der Verzweigungsstelle 27 und von dort weiter über die Leitungen 28 bzw. 28′ zu den Radbremszylindern 29 bzw. 29′ der Hinterradbremsen. Der hier beschriebene Bremskreis wird im folgenden Bremskreis C genannt.

Ein weiteres Merkmal der hier beschriebenen Bremskraftre­ gelung ist die Tatsache, daß die Radbremszylinder 3 und 3′ gleiche Durchmesser aufweisen, jedoch unterschiedlichen Durch­ messer zu den Radbremszylindern 4 und 4′ aufweisen können, wobei letztere wiederum gleiche Durchmesser untereinander aufweisen.

An der hier beschriebenen Anlage ist die Verwendung von drei Sensoren vorgesehen, nämlich der Sensoren 30 bzw. 30′ für die Räder der Vorderachse und des Sensors 31 für die Hinter­ achse, welcher beispielsweise seine Informationen an der Gelenkwelle 32 abgreift.

Für die Darstellung dieses Antiblockiersystems werden demnach 4 Regelkanäle benötigt, die jedoch die Signale von nur 3 Sensoren verarbeiten.

Beim Bremsen auf Fahrbahnen mit homogenen Kraftschlußbeiwerten an der linken bzw. rechten Radspur verhält sich die hier be­ schriebene Anlage praktisch genauso wie Bremsanlagen mit IR- bzw. MIR- oder aber unter gewissen Einschränkungen auch wie eine SLR-Bremsanlage. Beim Bremsen auf Fahr­ bahnen mit stark unterschiedlichen Kraftschlußbeiwerten an den Rädern der linken bzw. rechten Fahrzeugseite ge­ schieht hingegen folgendes: Unter der Annahme, daß der Fahrer seine Fußkraft auf das Pedal 5 stetig erhöht und der Bremsdruck in den Bremskreisen A, B und C ebenfalls stetig zunimmt, wird abhängig vom geringeren Kraftschluß zunächst an einer Fahrzeugseite der kritische Reibbeiwert zwischen Reifen und Fahrbahn überschritten werden und somit die Regelung beginnen. Unter der Annahme, daß der Fahrer weiter den Bremsdruck steigert, wird von nun an der Bremsdruck im Bremskreis B durch entsprechende Regelspiele im Regelkanal 18 im Mittel konstant bleiben. Unter der Annahme, daß das zuerst zum Blockieren neigende Rad jenes ist, welches mit der Bremsscheibe 1 verbunden ist, wird auch der Bremsdruck in dem Radzylinder 4 durch entsprechen­ de Regelspiele im Regelkanal 12 konstant gehalten. Der an­ steigende Bremsdruck kann, wie zuvor beschrieben, ab jetzt nur noch an dem Bremszylinder 4′ (im Bremskreis A) zur Wirkung kommen, so daß ab dem Zeitpunkt, wo an der einen Fahrzeugseite der Vorderachse das Rad in den geregelten Bremsbetrieb übergeht, an der anderen Fahrzeugseite nur noch der Kolben des Bremszylinders 4′ für den Aufbau zu­ sätzlicher Bremskraft bei entsprechend stärkerer Bremspe­ dalbetätigung zur Verfügung steht, da - unter den beschrie­ benen Bedingungen - im Bremszylinder 3′ keine Steigerung des Bremsdruckes möglich ist.

Durch diese Maßnahme ist gewährleistet, daß gegenüber einer Bremsanlage mit Regelung nach dem IR-Prinzip im Extremfall nicht mehr die maximal pro Rad installierte Bremskraft als Bremskraftdifferenz an den Rädern dieser Achse auf­ treten kann, sondern nur noch der Anteil, den die Brems­ kolbenfläche des entsprechenden Kolbens (beispielsweise 4′) an der Summe der Bremskolbenflächen der beiden Kolben 3′ und 4′ ausmacht.

Die erfindungsgemäße Bremsanlage verhält sich bis zur Kraft­ schlußunterschieden links/rechts, die gerade noch vom Fahrer beherrscht werden können, wie eine IR-Bremsanlage für kür­ zeste Bremswege. Vergrößern sich jedoch die Kraftschluß­ unterschiede derart, daß eine IR-Bremsanlage zu nicht mehr beherrschbaren Bremsmanövern führen würde, wird die Brems­ kraftdifferenz zwischen den Rädern der Vorderachse so be­ grenzt, daß selbst bei extrem ungünstigen Kraftschlußunter­ schieden links/rechts keine unkontrollierbaren Bremsmanöver auftreten.

Selbstverständlich ist auch denkbar, daß an der Hinterachse dieses Fahrzeuges ebenfalls zweikreisig ansteuerbare Rad­ bremsen vorgesehen sind, wobei dann an dieser Achse eben­ falls drei Regelkanäle erforderlich werden.

Um den gewünschten Effekt der Giermomentabschwächung auch für den Leer-Zustand zu erlangen, wird in der Leitung 9 des Bremskreises A ein Drucksteuerglied 34 eingebaut, welches den Bremsdruck abhängig vom Beladungszustand des Fahrzeuges verändert. Dadurch ist z. B. beim leeren Fahrzeug im Brems­ kreis A ein entsprechend geringerer Vordruck wirksam als im Bremskreis B vorhanden, was zur Folge hat, daß die maximal mögliche Bremskraftdifferenz an der Vorderachse des leeren Fahrzeuges geringer ist. Demzufolge ist auch in diesem Fall eine noch gut beherrschbare Abbremsung des Fahrzeuges auf µ-Split möglich.

Der Bremsdruck im Drucksteuerglied 34 kann aber auch un­ abhängig von der Differenz der Bremsdrücke in den Rad­ bremszylindern 4 und 4′ gesteuert werden, was in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt ist. Dies hätte zur Folge, daß eine bestimmte Bremsdruckdifferenz nicht überschritten werden könnte.

Schließlich ist es auch möglich, eine Steuergröße für das Drucksteuerglied 34 aus der Kombination von Beladungszu­ stand, Bremsdruckdifferenz und anderen fahrphysikalischen Größen, wie z. B. Lenkeinschlag, Giergeschwindigkeit, Gier­ beschleunigung etc. zu bilden.

Die Erfindung läßt sich auch auf Dreiradfahrzeuge anwenden, z. B. bei einem Rad mit Zweikreisbremse an der Vorderachse. An die Stelle des Radverhaltens des anderen Rades der­ selben Achse tritt dann z. B. das Radverhalten eines oder beider Hinterräder.

Claims (6)

1. Bremskraftregelung für ein mit einem Antiblockiersystem ausgerüstetes Fahrzeug, bei dem die Radbremsen der nicht gelenkten Achse bzw. Achsen von einem gemeinsamen Regel­ kanal über wenigstens einen Sensor nach der Select-Low-Methode geregelt werden und bei dem jedem Rad der gelenkten Achse ein Sensor und zwei getrennte Bremskreise mit getrennt ansteuer­ baren Radbremszylindern zugeordnet sind, wobei der erste Bremskreis jedes Rades von einem eigenen Regelkanal in Ab­ hängigkeit vom Bewegungsverhalten des zu regelnden Rades selbst geregelt wird und wobei der zweite Bremskreis beider Räder von einem gemeinsamen Regelkanal nach der Select-Low- Methode geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Regelkanal (18) des zweiten Bremskreises (B) in Abhängigkeit vom Bewegungsverhalten der Räder (1, 1′) selbst geregelt wird und daß der maximale Bremsmitteldruck des ersten Bremskreises (A) in Abhängigkeit vom Bremsdruck des zweiten Bremskreises (B) und/oder vom Bewegungsverhalten des Fahrzeuges geregelt wird.

2. Bremskraftregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Größe für das Bewegungsverhalten des Fahrzeuges der Lenkeinschlagwinkel ist.

3. Bremskraftregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Größe für das Bewegungsverhalten des Fahrzeuges der Beladungszustand des Fahrzeuges oder einer Achse ist.

4. Bremskraftregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Größe für das Bewegungsverhalten des Fahrzeuges die Giergeschwindigkeit oder die Gierbeschleunigung ist.

5. Bremskraftregelung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Bremsmitteldruck des ersten oder zweiten Bremskreises (A, B) abhängig von der Steuergröße einer auto­ matisch lastabhängigen Bremskraftsteuereinrichtung (23) steuer­ bar ist.

6. Bremskraftregelung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die maximalen Bremskräfte bzw. die Durchmesser der Brems­ zylinder (4, 4′) des ersten Bremskreises (A) gleich groß und gleich oder verschieden groß wie die maximalen Bremskräfte bzw. die Durchmesser der Bremszylinder (3, 3′) des zweiten Bremskreises (B) sind, die wieder gleich groß sind.