DE3438401A1

DE3438401A1 - Antriebs- und bremsschlupfgeregelte bremsanlage

Info

Publication number: DE3438401A1
Application number: DE19843438401
Authority: DE
Inventors: Juan 6083 Walldorf Belart; Norbert 6050 Offenbach Ocvirk; Wolfram Dr. 6100 Darmstadt Seibert
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co oHG
Priority date: 1984-10-19
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1986-04-24
Also published as: FR2572040B1; GB2165905B; GB8524597D0; FR2572040A1; US4743075A; GB2165905A; JPS61102367A

Description

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Antriebs- und bremsschlupfgeregelte Bremsanlage

Die Erfindung bezieht sich auf eine für Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, vorgesehene antriebsschlupf- und bremsschlupfgeregelte Bremsanlage, die im wesentlichen aus einem Bremsdruckgeber mit einem Hilfsenergieversorgungssystem und mit einem Druckausgleichsbehälter, aus einer elektronischen Meß- und Regelschaltung zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung von elektrischen Bremsdruck-Steuersignalen, die elektromagnetisch betätigbaren Einlaß- und Auslaßventilen im Druckmittelzufluß zu den Radbremsen und im Druckmittelrückfluß von den Radbremsen zu dem Druckausgleichsbehälter zuführbar sind, sowie aus einer Ventilanordnung besteht, mit der zur Regelung des Antriebsschlupfes Druckmittel aus dem Hilfsenergieversorgungssystem in die Radbremsen der angetriebenen Räder einsteuerbar ist.

Bremsanlagen mit Schlupfregelung sind bereits in vielfältigen Ausführungen bekannt. Um das Blockieren der Räder infolge eines zu hohen Bremsdruckes zu verhindern und die damit einhergehenden Gefahren, insbesondere die

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Schleudergefahr und den Verlust der Lenkfähigkeit, zu vermeiden, wird beim Instabilwerden eines Rades bzw. Erkennen einer Blockierneigung der Bremsdruck an dem geregelten Rad reduziert oder konstant gehalten und gegebenenfalls nach der Wiederbeschleunigung des Rades erneut erhöht. Auf das Durchdrehen der Räder infolge eines zu großen Antriebsmomentes haben diese Anlagen jedoch keinen Einfluß.

Es wurde daher auch schon vorgeschlagen, solche Bremsanlagen derart auszugestalten und zu ergänzen, daß sich mit diesen auch der Antriebsschlupf begrenzen läßt. Hierzu wurde die in der deutschen Patentanmeldung P 33 27 401.0 beschriebene, schlupfgeregelte, hydraulische Bremsanlage mit einem Zuschaltventil ausgerüstet, über das, sobald der Antriebsschlupf zu groß wird, Bremsdruck aus einer zur Bremskraftverstärkung vorgesehenen Hilfsdruckquelle direkt in die Radbremse des zum Durchdrehen neigenden Antriebsrades eingesteuert werden kann. Über dieses normalerweise gesperrte, nur während der Antrxebsschlupfregelphase bis zum Erreichen des erforderlichen Bremsdruckes auf Durchlaß geschaltete Zuschaltventil wird dabei der Bremsdruckgeber umgangen, an dessen Ausgang in dieser Regelphase, in der die Bremse nicht betätigt wird, kein Bremsdruck zur Verfügung steht,

Nach einem anderen, in der deutschen Patentanmeldung P 33 38 826.1 beschriebenen Lösungsvorschlag ist es vorgesehen, einen pedalbetätigten, hydraulischen, mit einem Hauptzylinder ausgerüsteten Bremsdruckgeber zu verwenden und dabei zur Reduzierung des Antriebsschlupfes Druck aus einer zur Bremskraftverstärkung dienenden Hilfs-

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druckquelle direkt in den Hauptzylinder einzuleiten. Hierbei gelangt der Druck z.B. über Mehrwegeventile, eine Vorkammer und über Rückschlagventile in den Manschetten der Hauptzylinderkolben in die Arbeitskammern des Hauptzylinders und von dort über die zur Bremsschlupfregelung benötigten, normalerweise auf Durchlaß geschalteten Einlaßventile zu den Radzylindern der angetriebenen Räder.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine sowohl zur Regelung des Bremsschlupfes als auch des Antriebsschlupfes geeignete Bremsanlage zu entwickeln, die sich durch besonders einfachen Aufbau auszeichnet. Die Anlage sollte sich durch geringfügige, nur geringen Mehraufwand erfordernde Ergänzung einer Bremsschlupfregelanlage realisieren lassen, wobei eine weitgehende Unabhängigkeit von der Ausgestaltung, der hydraulischen Schaltung und der Punktion des Bremsschlupfregelungssystems erwünscht war.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Aufgabe durch Weiterbildung einer Bremsanlage der eingangs genannten Art in überraschend einfacher, fortschrittlicher Weise gelöst werden kann, deren Besonderheit darin besteht, daß die Ventilanordnung zur Regelung des Antriebsschlupfes in den Druckmittelwegen von den Radbremsen zu dem Druckausgleichsbehälter zwischen den Auslaßventilen und dem Druckausgledchsbehälter eingefügt und derart steuerbar ist, daß zumindest der Druckmittelrückfluß bzw. die Auslaßventile der angetriebenen Räder während einer Bremsschlupfregelung mit dem Druckausgleichsbehälter, während

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einer Antriebsschlupfregelung dagegen mit dem Hilfsenergieversorgungssystem hydraulisch in Verbindung sind.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung ist die Ventilanordnung in Form eines 3/2-Wegeventils ausgebildet, das in der Ruhestellung eine gemeinsame Druckmittel-Rückflußleitung, an die die Auslaßventile der angetriebenen Räder oder aller Räder angeschlossen sind, mit dem Druckausgleichsbehälter und nach Umschaltung mit dem Hilfsenergieversorgungssystem verbindet. Anstelle des 3/2-Wegeventils können auch zwei 2/2-Wegeventile verwendet werden, nämlich ein in der Ruhestellung auf Durchlaß geschaltetes, die Auslaßventile der angetriebenen Räder mit dem Druckausgleichsbehälter verbindendes Ventil und ein in der Ruhestellung gesperrtes, nach Umschaltung die Auslaßventile mit dem Hilfsenergieversorgungssystem verbindendes Ventil.

Nach einer anderen Ausführungsart der Erfindung ist die Ventilanordnung durch ein 3/2-Wegeventil realisiert, das eine gemeinsame Druckmittel-Rückflußleitung, an die die den angetriebenen Rädern zugeordneten Auslaßventile angeschlossen sind, in der Ruhestellung mit dem Hilfsenergieversorgungssystem und nach Umschaltung mit dem Druckausgleichsbehälter verbindet. Anstelle des 3/2-Wegeventils können auch zwei entsprechend angeordnete und hydraulisch geschaltete 2/2-Wegeventile verwendet werden. Während einer Bremsschlupfregelphase oder zumindest während des Bremsdruckabbaues müssen diese Ventile umgeschaltet sein.

Die in der erfindungsgemäßen Bremsanlage vorgesehenen

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Mehrwegeventile können elektromagnetisch oder hydraulisch betätigbar sein. Im letzteren Fall läßt sich der Umschaltdruck für das 3/2-Wegeventil der Ventilanordnung oder für zwei entsprechende 2/2-Wegeventile am einfachsten durch einen hydraulischen Anschluß an eine Kammer des Bremsdruckgebers herleiten, in der beim Einsetzen der Bremsschlupfregelung Druck aufgebaut wird. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht daher der Mehraufwand gegenüber einer lediglich zur Bremsschlupfregelung geeigneten Bremsanlage lediglich in einem oder in zwei sehr einfach aufgebauten hydraulischen Mehrwegeventilen und in einer Ergänzung oder Änderung der elektronischen Reglerschaltung/ die in der Antriebsschlupfregelphase die Einlaß- und Auslaßventile an den angetriebenen Fahrzeugrädern in bestimmter Weise umschalten muß, damit Bremsdruck aus dem Hilfsenergieversorgungssystem über die Ventilanordnung direkt in die Radzylinder der angetriebenen Räder eingesteuert werden kann.

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

Es zeigen in vereinfachter Darstellung

Fig. 1 die wesentlichen Teile und die hydraulische Schaltung einer schlupfgeregelten Bremsanlage nach der Erfindung,

Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise wie Fig. 1 eine zweite und

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Fig. 3 ebenfalls in gleicher Darstellungsweise eine dritte Ausführungsart der Erfindung.

Nach Fig. 1 besteht die erfindungsgemäße Bremsanlage im wesentlichen aus einem pedalbetätigten hydraulischen Bremsdruckgeber 1, einem Hilfsenergieversorgungssystem 2, einem Druckausgleichsbehälter 3 und aus mehreren elektromagnetisch betätigbaren Mehrwegeventilen 8 bis 13. Die Vorderräder VL,VR und die Hinterräder HL,HR mit den zugehörigen Radbremsen 34 - 37, in die die Druckmittelleitungen münden, sind ebenfalls in Fig. 1 symbolisch dargestellt.

Der Bremsdruckgeber 1 setzt sich aus einem hydraulischen Bremskraftverstärker 14 und einem Tandem-Hauptzylinder 15 zusammen auf dessen Arbeitskolben 16 und 17 eine der Fußkraft F, die auf das Bremspedal 18 einwirkt, proportionaler, durch Hilfskraft verstärkter Druck einwirkt. Das an den Bremskraftverstärker 1 angeschlossene Hilfsenergieversorgungssystem 2 umfaßt im wesentlichen eine Hydraulikpumpe 19 mit dem zugehörigen Rückschlagventil 20 und einen Druckspeicher 21.

An dem Hauptzylinder 15 sind über zwei hydraulische Bremskreise 1,11 die Fahrzeugräder diagonal angeschaltet. Der Breraskreis I wirkt also auf das rechte Vorderad VR und das linke Hinterrad HL, der Kreis II auf das linke Vorderrad VL und das rechte Hinterrad HR.

Zur individuellen Regelung des Bremsschlupfes ist jedem Rad ein Ventilpaar 4,8?5,9;6,10 und 7,11 zugeordnet. Es

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handelt sich dabei um elektromagnetisch betätigbare 2/2-Wegeventile, von denen die Einlaßventile 4 bis 7 in der Ruhestellung auf Durchlaß geschaltet sind, während die Auslaßventile 8 bis 11 normalerweise, d.h. solange sie nicht erregt sind, den Durchfluß zum Druckausgleichsbehälter 3 unterbrechen.

Über ein weiteres Ventil, nämlich über das 3/2-Wegeventil 12 wird nach dem Ansprechen der Bremsschlupfregelung Druckmittel aus dem hydraulischen Bremskraftverstärker 1 über Kammern 22,23 im Hauptzylinder 15 und über Rückschlagventile 24,25 in die Arbeitskammern 26,27 und damit in die Kreise 1,11 dynamisch eingespeist. Das beim Druckabbau über die umgeschalteten Auslaßventile 8 bis 11 zu dem Druckausgleichsbehälter 3 zurückfließende Druckmittel wird dadurch nachgeliefert, so daß auch, bei häufigem Druckabbau während einer Bremsschlupfregelung eine ausreichende Druckmittelmenge in den Arbeitskammern 26,27 zurückbleibt und bei Ausfall eines Bremskreises die Punktion der Bremsanlage sicherstellt.

Die Rückschlagventile sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel in den Dichtungsmanschetten der Kolben 16,17 eingebaut.

Eine Ventilanordnung 13 zur Regelung des Antriebsschlupfes ist hier in Form eines elektromagnetisch betätigbaren 3/2-Wegeventiles ausgebildet, das in den Druckmittelrücklauf von den Radbremsen 34,35 der angetriebenen Räder, das sind bei dem Fahrzeug nach Fig.. 1 die Vorderräder VL,VR, zum Druckausgleichsbehälter 3 eingefügt sind.

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In der Ruhestellung verbindet das Ventil 13 die Druck-mittel-Rückflußleitung 28, in die die Auslaßventile 8 und 9 der angetriebenen Vorderräder münden, mit dem Druckausgleichsbehälter 3. Eine Umschaltung findet nur statt, wenn die (hier nicht dargestellte) Meß- und Regelschaltung ein Durchdrehen der Antriebsräder erkennt und daraufhin ein entsprechendes Bremsdruck-Steuersignal erzeugt. Nach dem Umschalten beider Ventile bzw. des Ventilpaares, das dem durchdrehenden oder zum Druchdrehen neigenden Antriebsrad zugeordnet ist - beispielsweise der Ventile 4 und 8 bei durchdrehendem linken Vorderrad VL - ist eine direkte hydraulische Verbindung zwischen dem Energieversorgungssystem 2 und dem betreffenden Vorderrad (VL) entstanden, über die in dieser Phase Bremsdruck in die Radbremse des zum Druchdrehen tendierenden Rades eingesteuert werden kann. Der Bremsdruckanstieg läßt sich dabei z.B. durch getaktetes Umschalten des Ventiles 8 und Variation der Taktfrequenz oder des Impulspausenverhältnisses sehr genau dosieren. Da während dieser Regelphase das Einlaßventil, z.B. das Ventil 4, erregt bleibt, wird ein Abfluß von Druckmittel und eine Rückwirkung auf den Bremsdruckgeber 1 vermieden.

Zum Druckabbau nach dein Abbremsen des zu hohen Antriebsschlupfes wird erneut das Auslaßventil 8 erregt, das 3/2-V7egeventi.l 13 im Rückfluß jedoch wieder in die Ruhestellung zurückgeschaltet, in der es eine Verbindung mit dem Druckausgleichsbehälter 3 herstellt.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von der beschriebenen Bremscinlage im wesentlichen nur

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durch die Ausbildung der zur Regelung des Antriebsschlupfes dienenden Ventilanordnung. Anstelle eines 3/2-Wegoventiles sind hier nämlich zwei 2/2-Wegeventile 29,30 eingefügt, von denen das Ventil 29 in der Ruhestellung die Druckmittel-Rückflußleitung 28 mit dem Druckausgleichsbehälter 3 verbindet. Das zweite 2/2-Wegeventil 30 stellt nur dann eine direkte Verbindung zwischen dem Energieversorgungssystem 2 und der Rückflußleitung 28 her, wenn es durch elektrische Erregung umgeschaltet wird.

Eine weitere Variante gegenüber Fig. 1 besteht darin, daß nach Fig. 2 der Rückfluß über die Auslaßventile aller Radbremsen in die Druckmittel-Rückflußleitung 28' mündet, in die die Ventilanordnung 29,30 eingefügt ist. Für die Funktion der intakten Anlage ist dies ohne Bedeutung, weil das Einsteuern von Druck über das Ventil 30 und die Druckmittelleitung 28' erst einsetzt, nachdem die individuell ansteuerbaren Auslaßventile der Räder, die nicht zum Druchdrehen neigen, umgeschaltet sind. Während des Druckabbaues zum Verhindern blockierender Räder befinden sich die Ventile 29,30 ohnehin in dar Ruhestellung und geben dadurch die Rückflußleitung zum Druckausgledchsbehälter 3 frei.

Die hydraulische Schaltung nach Fig. 2 ist auch zur Antriebsschlupfregelung von Fahrzeugen mit Hinterachsantrieb oder Allradantrieb geeignet.

Die Verwendung gleicher Bezugsziffern in Fig. 1 und 2 und auch in Fig. 3 - weist auf die Übereinstimmungen der dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele hin.

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Fig. 3 zeigt eine Bremsanlage der erfindungsgemäßen Art mit drei hydraulischen Bremskreisen 1,11 und III. in diesem Fall sind an die beiden Hauptzylinderkreise 1,11 je ein Vorderrad VR,VL angeschlossen, während der in dem hydraulischen Bremskraftverstärker 14' entstehende, fußkraftproportionale Druck nicht nur auf die Kolben des Tandem-HauptZylinders 15, sondern auch direkt über die Einlaßventile 6,7 auf die Radbremsen 36,37 der Hinterräder HL/HR einwirkt. Für die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Bremsanlage hat dieser Unterschied gegenüber den Bremssanlagen nach Fig. 1 und 2 keine prinzipielle Bedeutung.

Die Ventilanordnung im direkten Druckmittelweg von dem Hilfsenergieversorgungssystem über die Druckmittel-Rückflußleitung 28" zu den Radbremsen 34,35 der angetriebenen Räder bzw. den diesen zugeordneten Auslaßventilen 8,9 ist nach Fig. 3 in Form eines besonders einfachen, hydraulisch betätigten 3/2-Wegeventils 31 ausgebildet. Bei dieser Anlage ist im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 und 2 in der Ruhestellung des Ventiles 31 die Druckmittel-Rückflußleitung 28" ständig mit dem Hilfsenergieversorgungssystem 2 verbunden und wird erst nach dem Einsetzen der Bremsschlupfregelung in seine Arbeitslage umgeschaltet, in der es die Druckmittel-Rückflußleitung 28" mit dem Druckausgleichsbehälter 3 verbindet. Beim Ansprechen der Bremsschlupfregelung wird nämlich das Ventil 12, das die dynamische Einströmung von Druck aus dem Bremsverstärkerkreis III über die Leitung 32 in den Tandem-Hauptzylinder 15 und über diesen in die hydraulischen Kreise I und II steuert, urnge-

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schaltet, was einen Anstieg des Druckes am Ausgang des Ventiles 12 zur Folge hat. Über die gestrichelt dargestellte Steuerleitung 33 führt dieser Druckanstieg zum Umschalten des Ventiles 31.

Erst nach Beendigung der Bremsschlupfregelung und Zurückschalten des Ventiles 12 wird die Leitung 33 wieder mit dem Druckausgleichsbehä'lter 3 verbunden und dadurch das Ventil 31 in die dargestellte Ruhelage zurückgestellt.

Im übrigen stimmt die Arbeitsweise der Anlage nach Fig. 2 mit der Punktion der bereits beschriebenen Anlagen
überein. Anstelle des hydraulisch gesteuerten 3/2-Wegeventiles 31 könnten wiederum zwei hydraulisch gesteuerten 2/2-Wegeventile verwendet werden.

Claims

Patentansprüche

Antriebs- und bremsschlupfgeregelte Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, bestehend im wesentlichen aus einem Bremsdruckgeber mit einem Hilfsenergieversorgungssystem und mit einem Druckausgleichsbehälter, aus einer elektronischen Meß- und Regelschaltung zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und zur Erzeugung von elektrischen Bremsdruck-Steuersignalen, die elektromagnetisch betätigbaren Einlaß- und Auslaßventilen im Druckmittelzufluß zu dieser Radbremse und im Druckmittelrückfluß von den Radbremsen zu dem Druckausgleichsbehälter zuführbar sind, sowie aus einer Ventilanordnung, mit der zur Regelung des Antriebsschlupfes Druckmittel aus dem Hilfsenergieversorgungssystem in die Radbremsen der angetriebenen Räder einsteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventilanordnung (13,29,30,31) zur Regelung des Antriebsschlupfes in den Druckmittelwegen von den Radbremsen (34 -37) zu dem Druckausgleichsbehälter (3) zwischen den Auslaßventilen (8 - 11) und dem Druck-

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ausgleichsbehälter (3) eingefügt und derart steuerbar ist, daß zumindest der Druckmittelrückfluß bzw. die Auslaßventile (8 - 11) der angetriebenen Räder während einer Bremsschlupfregelung mit dem Druckausgleichsbehälter (3)/ während einer Antriebsschlupfregelung dagegen mit dem Hilfsenergieversorgungssystem (2) hydraulisch in Verbindung sind.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung in Form eines 3/2-Wegeventils (13) ausgebildet ist, das in der Ruhestellung eine gemeinsame Druckmittel-Rückflußleitung (28), an die zumindest die Auslaßventile (8 - 11) der angetriebenen Räder angeschlossen sind, mit dem Druckausgleichsbehälter (3) und nach Umschaltung mit dem Hilfsenergieversorgungssystem (2) verbindet.
3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung in Form von zwei 2/2-Wegeventilen (29,30), nämlich eines in der Ruhestellung auf Durchlaß geschalteten, zumindest die Auslaßventile der angetrieben Räder mit dem Druckausgleichsbehälter (3) verbindenden Ventil (29) und eines in der Ruhestellung gesperrten, nach Umschaltung die Auslaßventile mit dem Hilfsenergieversorgungssystem (2) verbindenden Ventil (30) ausgebildet ist.
4. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung in Form eines 3/2-Wegeventils (31) ausgebildet ist, das in

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der Ruhestellung eine gemeinsame Rückflußleitung (28"), an die zumindest die den angetriebenen Rädern zugeordneten Auslaßventile angeschlossen sind, mit dem Hilfsenergieversorgungssystem (2) und nach Umschaltung mit dem Druckausgleichsbehälter (3) verbindet.
5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines 3/2-Wegeventils zwei 2/2-Wegeventile vorhanden sind.
6. Bremsanlage nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventile (31) zu Beginn einer Bremsschlupfregelphase oder zu Beginn einer Bremsdruckabbauphase umschaltbar sind.
7. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventile (13, 29,30) elektromagnetisch betätigbar· sind.
8. Bremsanlage nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Ventile (31) hydraulisch betätigbar sind, wobei ein beim Einsetzen einer Bremsschlupfregelung in einer Kammer des Bremsdruckgebers ansteigender Druck die Umschaltung aus der Ruhestellung in die Arbeitsstellung hervorruft.