DE3418043C2 - Blockiergeschützte Bremsanlage für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine blockiergeschützte Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem statischen Bremskreis, in den im Regelungsfall Druckmittel aus einem dynamischen Druckmittelkreis einsteuerbar ist, mit einem Bremsdruckgeber, der eine Hauptzylinderanordnung und eine Positionierungseinrichtung mit einer in der Bewegungsrichtung des Hauptzylinderkolbens axial verschiebbaren Positionierungshülse aufweist, die beim dynamischen Einsteuern von Druckmittel in den statischen Bremskreis entgegen der Bremspedalkraft zurückstellbar ist und den Hauptzylinderkolben in einer definierten Lage hält und mit einer Überwachungseinrichtung.

Die Überwachung einer blockiergeschützten Bremsanlage auf Funktionsfähigkeit ist aus Sicherheitsgründen von großer Bedeutung, weil beim Auftreten eines Defektes durch teilweise Stillegung oder vollständige Abschaltung der Regelung - je nach Art des Fehlers und der Bremsanlage - zumindest noch eine ungeregelte Bremsung des Fahrzeugs ermöglicht werden muß. Ein Defekt im Regelungssystem könnte nämlich prinzipbedingt selbst bei voller Betätigung der Bremse zu einem vollständigen Abbau des Bremsdruckes in den Radbremsen führen, was in den meisten Situationen gefährlicher ist als das Blockieren eines oder mehrerer Fahrzeugräder.

Bei einer bekannten Überwachungseinrichtung für eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage wird der Druck der Servoquelle überwacht und beim Absinken dieses Druckes die Blockierschlupfschlupfregelung abgeschaltet, sobald ein bereits eingeleiteter geregelter Bremsvorgang abgeschlossen ist (DE-PS 24 11 173). Da der Drucküberwachungsschalter in der Versorgungsquelle angeordnet ist, innen Defekte innerhalb des Bremsdruckgebers, die die Funktion der Anlage trotz ausreichendem Betriebsdruck gefährden, nicht erfaßt werden.

Des weiteren ist es schon bekannt, bei einer Bremsanlage der vorgenannten Art den an verschiedenen Stellen im Inneren des Bremsdruckgebers zur gleichen Zeit vorhandenen hydraulischen Druck festzustellen und die Druckhöhen miteinander zu vergleichen, um dadurch sowohl das Energieversorgungssystem als auch Komponenten des Bremsdruckgebers, z. B. den hydraulischen Bremskraftverstärker, die Hauptventile zur dynamischen Einsteuerung von Druck in die statischen Kreise usw., in die Überwachung miteinzuschließen (DE 32 32 052 A1). Beim Feststellen eines Defektes wird dann die Anlage teilstillgelegt, indem nur der Druckabbau und das dynamische Einströmen in die statischen Kreise gesperrt oder - je nach Art des Defektes - die Bremsschlupfregelung vollständig abgeschaltet wird (DE 32 32 051 A1).

Auch bei diesen bekannten Bremsanlagen sind noch Komponentenfehler möglich, die von der Überwachung nicht ermittelt werden.

Aus der DE 31 51 292 A1 ist eine Bremsblockierschutzeinrichtung bekannt, bei der der Kolbenvorschub im Hauptzylinder mit Hilfe eines Wegschalters überwacht wird. Die Funktion des sogen. Hauptventils, über das nach dem Ansprechen der Blockierschutzregelung Druckmittel in die Radbremsen gelangt, wird von einem solchen Wegschalter nicht erfaßt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit und Zuverlässigkeit einer blockiergeschützten Bremsanlage noch zu verbessern und eine Anlage zu entwickeln, bei der auch bisher nicht erkennbare Fehler oder Defekte einzelner Bauteile feststellbar sind und selbsttätig zur Teilstillegung oder Abschaltung der Blockierschutzregelung führen, wodurch gewährleistet ist, daß das Fahrzeug trotz des Defektes noch wirkungsvoll, wenn auch ungeregelt oder mit Beschränkung der Regelungsfunktion auf einige Räder, abgebremst werden kann.

Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe durch die im beigefügten Anspruch 1 definierte Bremsanlage gelöst werden kann. Auf einige besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung weisen die Unteransprüche 2 bis 7 hin.

Mit der Überwachungseinrichtung nach der Erfindung wird direkt der Reservehub der Positionierungseinrichtung bzw. der Positionierungshülse überwacht, wobei zwangsläufig alle Bauteile im Weg der dynamischen Einsteuerung, einschließlich der Hauptventile, ebenfalls kontrolliert werden. Im Gegensatz zu einer Drucküberwachung innerhalb des Bremsdruckgebers spielt die Höhe des eingesteuerten Druckes, die bei hohem und niedrigem Reibwert sehr verschieden sein kann, keine Rolle, was u. a. konstruktive Vorteile mit sich bringt. Überwacht wird der Reservehub des Hauptzylinderkolbens und damit indirekt das tatsächlich zur Regelung noch zur Verfügung stehende Hydraulikvolumen in den statischen Bremskreisen.

Nach einer weiteren günstigen Ausführungsart der Erfindung sind der oder die Wegaufnehmer als mechanisch betätigbare End- oder Positionsschalter ausgebildet, die mit einem in der Ruhestellung und bei ordnungsgemäßer Funktion der Bremsanlage geschlossenen elektrischen Kontakt mechanisch oder elektrisch gekoppelt sind.

Die Wegaufnehmer können andererseits auch als elektrische, insbesondere induktive, elektromagnetische oder kapazitive Positions-Meßeinrichtungen ausgebildet sein.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsart der Erfindung sind die Signale der Überwachungseinrichtung logisch mit den Einschaltsignalen der Blockierschutzregelung verknüpft. In einem Fall ist es vorgesehen, die Überwa­ chungseinrichtung nur bei dynamischer Einsteuerung von Druckmittel bzw. nur während der Bremsschlupfregelung in Funktion zu setzen.

Im Störfall wird nach einer weiteren Ausführungsart der Erfindung in Abhängigkeit von der durch die Überwa­ chungseinrichtung signalisierten relativen Lage der Po­ sitionierungshülse in der Hauptzylinderanordnung die Bremsschlupfregelung selbsttätig teilstillgelegt, z. B. durch Sperren des Druckabbaues in allen oder nur in den statischen Bremskreisen, oder vollständig abgeschaltet.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung an­ hand der beigefügten Abbildung eines Ausführungsbei­ spiels der Erfindung hervor.

Nach der Abbildung besteht die erfindungsgemaße Bremsan­ lage im wesentlichen aus einem pedalbetätigten langge­ streckten hydraulischen Bremsdruckgeber, der in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnet ist, aus einer Hilfsdruck­ quelle 2, einem Vorrats- und Druckausgleichsbehälter 3 und aus elektromagnetisch betätigbaren 2/2-Wegeventilen 4-6, über die die Radbremsen bzw. Vorder- und Hinter­ räder VR, VL, HR und HL in drei hydraulisch getrennten Bremskreisen angeschlossen sind. Die Ventile 4-6 sind normalerweise, d. h. solange sie nicht erregt sind, auf Durchlaß geschaltet Ferner ist eine von den Vorder- und von den Hinterrädern VR, VL, HR, HL zu dem Ausgleichs­ behälter 3 führende Rücklaufleitung 10 vorhanden, die jedoch mit Hilfe von drei weiteren 2/2-Wegeventilen 7- 9 von den Radbremszylindern abgetrennt ist, solange die Ventile 7-9 nicht erregt sind.

Der Bremsdruckgeber 1 setzt sich wiederum aus einem hy­ draulischen Bremskraftverstärker 11 und aus einer Haupt­ zylinderanordnung 12 sowie aus einer Positionierungsein­ richtung 13 zusammen.

An den Bremskraftverstärker 11 ist ein Bremskreis, näm­ lich der Hinterrad-Bremskreis 14, direkt angeschlossen, während die beiden Arbeitsräume 15 und 16 der Hauptzy­ linderanordnung 12, die hier als Tandem-Hauptzylinder ausgebildet ist, über separate Bremskreise 17 und 18 je­ weils mit einem Vorderrad VR bzw. VL verbunden sind. Die beiden Hauptzylinderkreise einer derartigen Anordnung werden als statische Druckmittelkreise, der Hinterachs­ kreis als dynamischer Druckmittelkreis bezeichnet, weil in diesem Kreis 14 der Druck von der Stellung eines über ein Gestänge 41 pedalbetätigten Regelventiles 19 be­ stimmt wird, welches je nach Verschiebung eines Ventil­ kolbens 20 mehr oder weniger Druck aus der Hilfsenergie­ quelle 2 in den Verstärkerraum 21 und von dort in den Bremskreis 14 einströmen läßt.

Der bei Betätigung eines Bremspedales 22 im Verstärker­ raum 21 aufgebaute bzw. durch das Regelventil 19 einge­ steuerte Druck wirkt gleichzeitig auf die Kolben 42, 43 der Hauptzylinderanordnung 12 und führt, wie ohne weite­ res verständlich ist, zum Aufbau von Bremsdruck in den Arbeitsräumen 15 und 16 der beiden statischen Bremskrei­ se 17, 18, die zu den Vorderrädern VR und VL führen. In einer Vorkammer 23 der Hauptzylinderanordnung 12 herrscht zunächst noch Atmosphärendruck, weil diese Kam­ mer über ein sogen. Hauptventil 24 in der Ruhestellung, in der das Ventil nicht erregt ist, mit dem Druckaus­ gleichsbehälter 3 in Verbindung steht. Ein weiteres Hauptventil 25 ist in der Ruhestellung geschlossen.

An jedem Rad VL, VR, HL, HR des mit der erfindungsgemäßen Bremsanlage ausgerüsteten Fahrzeugs befindet sich ein Sensor S1-S4, der z. B. als induktiver Meßwertaufnehmer ausgebildet ist und der Informationen über das Raddreh­ verhalten in einen elektronischen Regler 38 einspeist Die entsprechenden Eingänge des Reglers 38 sind mit E_S gekennzeichnet. Dieser Regler enthält u. a. eine elektro­ nische Verknüpfungslogik in Form von festverdrahteten oder programmierbaren Schaltkreisen, wie Microprozesso­ ren, und erzeugt nach Auswertung der Sensorsignale Steu­ erbefehle, die an den Ausgängen A₁-A₆ und HV an­ stehen und über nicht gezeigte Signalleitungen zu den entsprechenden Magnetventilen 4-9, 24 und 25 weiterge­ leitet werden.

Beim Einsetzen der Bremsschlupfregelung werden beide Hauptventile 24 und 25 umgeschaltet. Dadurch wird ein von dem Verstärkerraum 21 in die Vorkammer 23 führender Druckmittelweg 26 freigegeben, so daß Druckmittel in die Vorkammer 23 einströmt. Durch Anschlußkanäle 27, 28 wird dieser Druck zu Ringkammern 29, 30 innerhalb der Hauptzy­ linderanordnung 12 weitergeleitet. Aus diesen Kammern wird Druck über am Umfang der Kolben 42, 43 angeordnete Manschettendichtungen 31, 32, die die Funktion von Rück­ schlagventilen ausüben, dynamisch in die Arbeitskammern 15, 16 eingespeist, die mit den Radbremsen der Vorderrä­ der in Verbindung stehen.

Der dynamisch eingesteuerte Druck führt gleichzeitig zum Zurückstellen einer Positionierungshülse 33 der Positio­ nierungseinrichtung 13, wodurch in bekannter Weise die Kolben 42, 43 in der Hauptzylinderanordnung 12 eine defi­ nierte Lage annehmen.

Durch die dynamische Einsteuerung von Druckmittel in die statischen Kreise der Vorderräder VR, VL und in die Ring­ kammer 30, die für den Rückstelldruck auf die Positio­ nierungshülse 33 maßgeblich ist, wird auch bei häufigem Druckabbau durch Abfluß von Druckmittel über die umge­ schalteten Ventile 7 und 8 ein "Leerregeln" der Arbeits­ räume 15 und 17 ausgeschlossen.

Bei einem Defekt im Hilfsenergieversorgungssystem 2, das hier aus einer Druckmittelpumpe 35 mit dem zugehörigen Rückschlagventil 35 und aus einem Druckmittelspeicher 36 besteht, spricht die Druckwarnschaltung (DWS) 37 an, meldet diesen Zustand dem elektrischen Regler 38 der Bremsanlage und führt, je nach Höhe des Restdruckes, zur Teilstillegung oder Abschaltung der Bremsschlupfrege­ lung. Die Druckwarnschaltung 37 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ohnehin notwendig, weil die Hilfsenergie auch bei normaler, ungeregelter Bremsung zur Bremskraftverstärkung in den statischen Druckkreisen 17, 18 und zur Bremsdruckerzeugung in dem dynamischen Bremskreis 14 verwendet wird.

Defekte im dynamischen Druckmittelweg innerhalb des Bremsdruckgebers 1, z. B. ein Defekt im Verstärkerraum 21 oder in der Leitung 26, ein undichtes Hauptventil 24 oder ein nichtöffnendes Hauptventil 25 werden dagegen erfindungsgemäß durch die Wegmessung oder Lageermittlung der Positionierungshülse 33 festgestellt. Verhindert nämlich ein Leck oder ein Defekt im Druckmittelweg die Einströmung von dynamischem Druck in die Ringkammer 30, führt dies bei der Bremsschlupfregelung zu einer Verrin­ gerung des Volumens in den Arbeitsräumen 15, 16 und zu einer erheblichen Verschiebung der Positionierungshülse 33 nach links, bezogen auf die Abbildung, wodurch dann schließlich - wenn das restliche Druckmittelvolumen in den Vorderradkreisen zu gering wird, der symbolisch an­ gedeutete mechanische Schalter 40 in Richtung des Pfei­ les verschoben wird, den Signalweg von der Spannungs­ quelle U_B über einen Kontakt 39 zur Klemme WÜ (Weg­ überwachung) öffnet und ein Fehlersignal über den Ein­ gang E₂ des elektronischen Reglers 38 einspeist. Da­ durch wird über die angedeuteten Ausgänge A₁-A₆ und HV, die zu den Schaltventilen 4-9 und zu den Hauptventilen 24 und 25 führen, die Bremsanlage teil­ stillgelegt oder vollständig abgeschaltet.

Anstelle des mechanischen Schalters 40 ließe sich auch durch einen elektrischen oder elektromagnetischen Schal­ ter die relative Lage der Positionierungshülse 33 in der Hauptzylinderanordnung 12 signalisieren und bei Gefahr, d. h. bei zu geringem Reservehub, ein Warnsignal und ein Abschaltsignal erzeugen. Des weiteren ist es durchaus möglich, mehrere Positionsschalter als Wegaufnehmer in die Hauptzylinderanordnung einzubauen, wodurch je nach der Größe des verbliebenen Reservehubs unterschiedliche Schaltfunktionen ausgelöst werden könnten. Denkbar wäre es, in einer ersten Warnstufe die Anlage nur teilstill­ zulegen oder die Stillegung bis zum Ende des bereits eingeleiteten geregelten Bremsvorganges zu verzögern, während bei einem zu geringen Resthub aus Sicherheits­ gründen eine sofortige Totalabschaltung der Brems­ schlupfregelung vorzuziehen wäre. Zahlreiche weitere Va­ rianten sind je nach den speziellen Gegebenheiten denk­ bar.

Durch eine Kombination der Wegmessung bzw. der Ermitt­ lung der Lage der Positionierungshülse 33 in der Haupt­ zylinder-Anordnung mit anderen Überwachungskriterien, z. B. mit einer Drucküberwachung, läßt sich im Bedarfs­ fall die Sicherheit der Anlage noch erhöhen bzw. eine Redundanz bezüglich der Fehlererkennung erzeugen.

Claims (7)

1. Blockiergeschützte Bremsanlage für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem statischen Bremskreis, in den im Regelungsfall Druckmittel aus einem dynamischen Druckmittelkreis einsteuerbar ist, mit einem Bremsdruckgeber, der eine Hauptzylinderanordnung und eine Positionierungseinrichtung mit einer in der Bewegungsrichtung des Hauptzylinderkolbens axial verschiebbaren Positionierungshülse aufweist, die beim dynamischen Einsteuern von Druckmittel in den statischen Bremskreis entgegen der Bremspedalkraft zurückstellbar ist und den Hauptzylinderkolben in einer definierten Lage hält und mit einer Überwachungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung (39, 40 Wü) die relative Lage und/oder die Lageänderung der Positionierungshülse (33) in der Hauptzylinderanordnung (12) durch einen oder mehrere Wegaufnehmer (40) feststellt und als ein Signal für die Funktionsfähigkeit der Bremsanlage auswertet.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Wegaufnehmer als mechanisch betätigbare End- oder Positionsschalter (40) ausgebildet sind, die mit einem in der Ruhestellung und bei ordnungsgemäßer Funktion der Bremsanlage geschlossenen elektrischen Kontakt (39) mechanisch oder elektrisch gekoppelt sind.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Wegaufnehmer (40) als elektrische Positions-Meßeinrichtungen ausgebildet sind.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Positions-Meßeinrichtungen induktive, elektromagnetische oder kapazitive Positions-Meßeinrichtungen sind.

5. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Überwachungseinrichtung (39, 30, WÜ) logisch mit den Einschaltsignalen der Schlupfregelung verknüpft sind.

6. Bremsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung (39, 40, WÜ) nur bei dynamischer Einsteuerung von Druckmitteln in Funktion ist.

7. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Störfall in Abhängigkeit von der durch die Überwachungseinrichtung (39, 40, WÜ) signalisierten relativen Lage der Positionierungshülse (33) in der Hauptzylinderanordnung (12) die Bremsschlupfregelung teilweise oder vollständig abschaltbar ist.