DE1924565C2 - Antiblockierregelsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antiblockierregelsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Die im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmale sind auch beim Gegenstand des Hauptpatents vorhanden. Dort wird das zusätzliche Einlaßventil zusammen mit dem üblichen Einlaßventil von der Steuerschaltung angesteuert und der Wicklung des zusätzlichen Einlaßventils ist noch ein Zeitglied parallel geschaltet. Hierdurch wird erreicht, daß das zusätzliche Einlaßventil am Anfang eines Regelvorgangs geschlossen wird und wegen des Zeitglieds erst am Ende eines Regelvorgangs wieder öffnet. Während des Regelvorgangs ist wegen des geschlossenen zusätzlichen Einlaßventils die Druckanstiegsgeschwindigkeit gegenüber der Phase vor Regelbeginn deutlich verringert, was ja die dem Hauptpatent zugrunde liegende Aufgabe war.

Der vorliegenden Erfindung liegt ebenfalls die Aufgabe zugrunde, ein Antiblockierregelsystem zu schaffen, das während des Regelvorgangs eine verringerte Druckanstiegsgeschwindigkeit aufweist; zusätzlich soll erreicht werden, daß mit Beendigung des Bremsvorgangs sofort der Ausgangszustand hergestellt wird, d. h., sofort wieder der Druck schnell aufgebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erzielt. Das Lösungsprinzip des Hauptpatents wird dabei beibehalten, jedoch die Lösung etwas umgestaltet und verbessert.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist die hohe An

sprechgeschwindigkeit der Bremsen solange gewährleistet, bis der Bremsdruck infolge der Arbeitsweise des Antiblockierregelsystems abgesenkt wird. Irgendwelche Störsignale, selbst das zeitweilige Schließen des Einlaßventiles. können zunächst einen Verschluß des Parallelkanals nicht herbeiführen. Andererseits steht nach dem Bremsen, wenn also der Fahrer das Bremspedal freigibt und der Bremsdruck auf einen geringen Restwert absinkt, der Parallelkanal mit dem zusätzlichen

ίο Einlaßventil sofort wieder für eine neue Bremsung offen. Die Einbeziehung eines so bewährten und betriebssicheren Elementes wie des Bremslichtkontaktes befriedigt in besonderem Maße das Sicherheitsbedürfnis.

Für mehrere unabhängig voneinander regelbare Radis bremszylinder, denen jeweils ein eigenes Ein- und Auslaßventil zugeordnet ist, wird die erfindungsgemäße Lösung weitergebildet Ein System der erwähnten Art findet sich z. B. in einem Automobil, bei dem die Bremsen eines linken und eines rechten Rades vom Vordruck eines einzigen Hauptzylinder betätigt werden, jedoch jedes Rad unter dem Einfiufl eines eigenen Radsensors steht. Wenn nun die Fahrspuren der Räder im Falle einer Regelung unterschiedliche Reibwerte aufweisen, treten in den Bremszylindern unterschiedliche Drücke

auf, was durch einen gemeinsamen Parallelkanal nicht verhindert werden darf.

Es wird daher für solche Systeme vorgesehen, daß ein gemeinsamer Parallclkanai mit dem zusätzlichen Einlaßventil vorhanden ist, daß der Ausgang des zusätzli-

chen Einlaßventils über Rückschlagventile mit den einzelnen Radbremszylindern verbunden ist. und daß die Schaltorgane sämtlicher Auslaßventile über Dioden an der Halteeinrichtung angeschlossen sind, so daß das zusätzliche Einlaßventil beim erstmaligen Schließen eines

beliebigen Auslaßventiles schließt. Ein Druckausgleich zwischen den beiden Radbremszylindern wird dabei durch die beiden einander entgegengerichteten Rückschlagventile verhindert.
Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbei-

spiele nach der Erfindung sollen näher erläutert werden: F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung die elektrischen und hydraulischen Teile einer Antiblockierregelcinrichtung iür ein Rad,

F i g. 2 zeigt ein Zeitdiagramm zu der Anordnung

nach Fig. 1,

F i g. 3 zeigt eine Antiblockierregeleinrichtung für eine Achse mit individueller Regelung der Ride/,

F i g. 4 zeigt in weiter vereinfachter Darstellung eine andere Ventilanordnung bei einem System für eine Ach-

se, das sich im übrigen mit F i g. 3 deckt,

Fig.5 zeigt den zeitlichen Druckaufbau beim Anbremsen von im Automobilbau üblichen Radbremsen bei verschiedenen Zuleitungsquerschnitten, und
F i g. 6 zeigt den zeitlichen Druckaufbau während cines Regelvorganges nach bisher bekannten Bemessungsgrundsätzen und nach der Erfindung.

Nach F i g. 1 wird beim Bremsvorgang das Druckmedium von einem Hauptbremszylinder 1 durch ein Einlaßventil E und ein Dreiwege-Auslaßventil A zu einem

to Radbremszylinder 2 gefördert. Beide Ventile sind in Ruhestellung dargestellt, das Einlaßventil ist geöffnet, und das Auslaßventil verbindet das Einlaßventil mit dem Radbremszylinder, wahrend die Verbindung zwischen Radbremszylinder und einer Auslaßleitung 3 gcschlos-

b^r) sen ist. Das Einlaßventil weist eine Steuerwicklung 4 und das Auslaßventil eine Steuerwicklung 5 auf, die an zwei parallel geschalteten Kontakten + b und -b\ bzw. — feines Radsensors6angeschlossen sind. Die Auslaß-

leitung 3 des Auslaßventile* ist mit einer Speicherkammer 7 verbunden, deren Kolben 8 unter dem Druck einer so schwachen Feder 9 steht, daß sie praktisch als drucklos angesprochen werden kann. Die Speicherkammer ist über eine Pumpe 10 und ein Rücksch'agventil 11 mil einer Hauptdrucklcitung 12 verbunden, die zum Hauptbremszylinder I führt.

Zu den Ventilen £ und A ist ein Parallelkanal 13 größeren Durchlaßquerschnittes mit einem normalerweise während der Fahrt geöffneten zusätzlichen Einlaßventil E_z angeordnet Das Ventil E₁ ist ebenfalls elektromagnetisch betätigbar und weist eine Steuerwicklung 14 auf. Ein Ende der Wicklung liegt wie die anderen beiden Steuerwicklungen an Masse, während das andere Ende über einen Relaiskontakt 15 mit einer Speiseleitung 16 verbunden ist, an der auch die Radsensorkontakte angeschlossen sind. Die Speiseleitung erhält ihren Strom vom Pluspol einer Batterie über einen Bremslichtkontak; 17, der mittels einer mechanischen Verbindung 19 von einem druckempfindlichen Organ 18 ges: juert wird, welches an die Hauptdruckleitung bzw. den vor dem zusätzlichen Einlaßventil liegenden Teil des Parallelkanales 13 angeschlossen ist Der normalerweise geöffnete Relaiskontakt 15 wird von einer Relaiswicklung 19 betätigt Diese liegt einerseits an Masse und erhält andererseits Strom von dem das Auslaßventil steuernden Kontakt — bi über eine Diode 20 und vom eigenen Relaiskontakt 15 über eine Diode 21.

Anhand des Diagrammes nach F i g. 2 soll die Wirkungsweise der Anordnung nach F i g. 1 beschrieben werden. Die gestrichelte Linie iy gibt den Verlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit während des Bremsvorganges, vr die Radumfangsgeschwindigkeit des bremsenden Rades und P den Bremsdruck im Radbremszylinder 2 wieder. Die drei Impulsdiagramme E, E, und A im unteren Teil der Figur geben in Verbindung mit den Inschriften »auf« und »zu« die Stellungen der Ventile im Verlauf des geregelten Bremsvorganges wieder. Obwohl die Einzelheiten der Wirkungsweise des Antiblockierregelsystems für die vorliegende Erfindung unbedeutend sind, wird noch der Verlauf eines Regelzyklus der Vollständigkeit halber erläutert

Wichtig im Hinblick auf die Erfindung ist zunächst, daß das zusätzliche Einlaßventil E, ebenso wie das bisherige Einlaßventil E zu Beginn des Bremsvorganges geöffnet ist. Der Bremsdruck kann also über den Parallelkanal schnell und ungehindert ansteigen. Dabei schließt zunächst der Bremslichtschalter 17. Das nicht gezeigte Bremslicht leuchtet auf und das Antiblockierregelsystem kommt in Betriebsbereitschaft weil der Radsensor an Spannung liegt. Es wird dann davon ausgegangen, daß der Druck schon auf eine gewisse Höhe angestiegen ist die ein Überbremsen des Rades befürchten läßt. Zum Zeitpunkt ii schließt der Sensorkontakt — b\ und damit das Einlaßventil E, weil eine gewisse Drehverzögerung aufgetreten ist, die jedoch im Augenblick eine Druckabsenkung noch nicht notwendig macht. Erst das weitere Anwachsen der Drehverzögerung des Fahrzeugrades hat zur Folge, daß zum Zeitpunkt h über den Kontakt — bi des Sensors das Auslaßventil A umschaltet und damit einen Druckabfall herbeiführt. Gleichzeitig wird über die Diode 20 die Relaiswicklung 19 erregt und der Kontakt 15 schließt. Das hat zur Folge, daß das zusätzliche Einlaßventil E₁ schließt und das Relais sich gleichzeitig über die Diode 21 selbst hält Bei gewissen ausgeführten Systemen kann vor dem Beginn der Wiederbeschleunigung das Einlaßventil kurz öffnen, was gestrichelt angedeutet ist, für das zusätzliche Einlaßventil aber außer Betrach! bleibt Zum Zeitpunkt ti schließt der Kontakt + b infolge der nunmehr aufgetretenen Beschleunigung des Fahrzeugrades und gleichzeitig öffnet —bi, so daß die Auslzßleitung 3 nunmehr wieder verschlossen ist und der Bremsdruck sich nicht mehr ändern kann. Während kleiner Beschleunigungsspitzcn. die im folgenden zwischen u und fs sowie zwischen i_h und /7 auftreten, öffnet der Sensorkontakt + b und mit ihm ins Einlaßventil E, so daß jedesmal der Bremsdruck in Stufen langsam ansteigt Zum Zeitpunkt t» endlich öffnet der + ö-Koniakt infolge Verschwindens der Beschleunigung, denn nun ist der beschriebene Regelzyklus beendet Gegebenenfalls fügen sich ihm weitere Zyklen an.

Unabhängig davon jedoch bleibt das zweite Einlaßventil E, solange geschlossen, bis der Bremslichtkontakt 17 wieder öffnet, was im Schema zum Zeitpunkt i_s angedeutet ist Zu diesem Zeitpunkt hat der Fahrer den Fuß vom Bremspedal genommen. Die volle Ansprechgeschwindigkeit der Bremse ist damit augenblicklich wiederhergestellt.

Aus Fig.3 ist ein Regelsystem für eine Achse mit getrennter Regelung beider Räder zu ersehen, wobei eine schematische Darstellung der Ventile gewählt und die gemeinsame Rückförderanlage von den Auslaßleitungen 23 und 24 zur gemeinsamen Hauptdruckleitung 22 weggelassen wurde. In die zu einem Radbremszylinder 25 führende Druckleitung sind in Reihe ein Einlaßventil Eu und ein Auslaßventil Au eingefügt Entsprechend liegen in der Druckleitung zu einem zweiten Radbremszylinder 26 ein Einlaßventil £36 und ein Auslaßventil A_}h. In einem Parallelkanal 27 zu diesen beiden Druckleitungen liegt das zusätzliche Einlaßventil E₁, wobei der Parallelkanal über zwei Rückschlagventile 28 und 29 mit den Randbremszylindern verbunden ist Wenn E, geöffnet ist, vermag also der Parallelkanal beide Radbremszylinder zu speisen und damit einen schnellen Druckaufbau herbeizuführen. Andererseits ist infolge der Rückschlagventile ein Druckausgleich zwischen den Radbremszylindern ausgeschlossen.

Die Ventile der linken und rechten Druckleitung werden von eigenen Radsensoren 30 und 31 betätigt, die hier vereinfachend mit nur zwei Kontakten dargestellt sind. Wie in Fig. 1 speist der Bremslichtkontakt 17 die Sensoren und den Relaiskoni akt 15 für das zusätzlich? Einlaßventil. Die Relaiswicklung 19 hingegen kann wahlweise von dem Auslaßventil-Schaltkontakt jedes der beiden Sensoren erregt werden, wobei zwei Dioden 32 und 33 die Steuerleitungen entkoppeln. Im übrigen arbeitet dieses Relais wie in F i g. 1 beschrieben. Wesentlich ist nur, daß beim erstmaligen Schließen eines der beiden Auslaßventile innerhalb eines Regelvorganges auch das zusätzliche Einlaßventil schließt, wobei es nicht darauf ankommt, welches der beiden Auslaßventi-

Ic zuerst anspricht.

Auch Fig.4 zeigt eine Drucksteuereinheit für eine Achse mit unabhängig regelbaren Radbremsen, wobei jedoch eine andere Ventilanordnung gewählt ist Der elektrische Teil deckt sich mit F i g 3 und ist daher nicht dargestellt. Der Unterschied zur Ventilanordnung nach F i g. 3 liegt darin, daß die Auslaßventile A4, und Au, keine Dreiwegeventile, sondern normale geschlossene Zweiwegeventile sind. Sie sind daher nicht im Zuge der Druckleitungen zu den Radbremszylindern eingefügt,

b5 sondern liegen in Leitungszweigen, die von den Radbremszylindern zu einer gemeinsamen Auslaßleitung 35 führen. Der das zusätzliche Einlaßventil E₇ enthaltende Parallelkanal überbrückt mit seinen beiden die Rück-

schlagventile 28 und 29 enthaltenden Zweigen nunmehr die Einlaßventile allein.

In dem Diagramm nach F i g. 5 sind die Druckkurven beim Abbremsen von Trommel- und Scheibenbremsen über der Zeit aufgetragen, wie sie mit den bisher gebräuchlichen und den erfindungsgemäßen Antiblockierregeleinrichtungen erzielt werden. 71 und S, stellen die Druckkurven für die Trommel- und Scheibenbremsen dar, wie sie bei einem Bremssystem ohne zusätzliches Einlaßventil ermittelt wurden. Mit T₂ und S? sind die in entsprechenden Kurven bezeichnet, wie sie mit der erfindungsgemäßen Anordnung erzielt werden. Aus der Druckkurve T, ist zu ersehen, daß eine verhältnismäßig große Zeit verstreicht, bis die Bremsbacken der Trommelbremse zum Anliegen kommen und der Druckauf- r> bau beginnen kann. Die entsprechende Druckkurvc für die Scheibenbremse Si erfordert ebenfalls eine für diese Bremsenart verhältnismäßig große Druckaufbau/.eit. Bisher war man daher bemüht, die Strömungswiderstände der Einlaßventile gerade so groß zu machen, daß eine noch vertretbare Dmckaufbauzcit beim Anbremsen erzielt wurde.

Die entsprechenden Kurven T₂ und S₂ zeigen die Wirkung des zusätzlichen Einlaßventiles E₇. Die Druckaufbauzeit kann, wie ersichtlich, wesentlich abgekürzt werden. Messungen an einer LKW-Trommelbremse haben gezeigt, daß beispielsweise für den Aufbau des Druckes von Null auf 100 bar die Zeit t„ - 700 msec durch Einsatz des zusätzlichen Einlaßventiles auf t_h = 300 msec abgekürzt werden kann. Wird gemäß diesem Beispiel jn eine Bremsverzögerung von etwa 0,8 g angenommen, so läßt sich zeigen, daß bei einer Vollbrcmsung aus 30 km/h durch die Einsparung von 400 msec beim erstmaligen Druckaufbau der Bremsweg von 9,7 auf 7.2 m, also um rund 25%, verkürzt werden kann.

Schließlich zeigt die F i g. 6 den Druckaufbau während des Regelvorganges, wobei die rechte ausgezogene Kurveden Verhältnissen bei geöffnetem Einlaßventil und geschlossenem zusätzlichem Einlaßventil entspricht. Die linke gestrichelte Kurve zeigt den Druckaufbau bei Verwendung nur eines einzigen Einlaßventiles, das nach einem Kompromiß bemessen werden mußte, d. h. im Interesse der zu Fi g. 5 angestellten Überlegungen nicht weiter gedrosselt werden konnte, weil sonst die Druckaufbauzeit beim Anbremsen zu groß geworden wäre. Die Kurven haben ein anderes Aussehen als in Fig.5, weil hier vorausgesetzt wird, daß der Fahrer schon voll bremst und somit in der Hauptbremsleitung ein Druck von etwa !40 atü ansteht. Der Druckanstieg im unteren Bereich der Kurven ist steiler, da hier ■> <> die Druckdifferenz zwischen der Hauptdruckleitung und dem Radbremszylinder am größten ist.

Die Erfindung gibt also für die Wahl der Druckaufbaugeschwindigkeit während des Regelvorganges nunmehr völlig freie Hand. Selbstverständlich ist die rechte, ganz ausgezogene Kurve für die gute Wirkungsweise eines Antiblockierregelsystems günstiger, da eine größere Toleranz für den Schaltzeitpunkt der Ventile zugelassen werden kann. Außerdem ist der Druckanstieg gleichmäßiger. Während das Verhältnis der Druckstei- μ gerungen im oberen und unteren Druckbereich bei gleichen Öffnungszeiten des Einlaßventiles bisher etwa 1 :5 betrug (linke Kurve), so kann dieses Verhältnis nunmehr auf etwa 1 :2 verbessert werden (rechte Kurve).

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Antiblockierregelsystem für druckmittelbetätigte Fahrzeugbremsen mit einem in die Bremsdruckleitung eingeschalteten, normalerweise geöffneten Einlaßventil, einem zwischen Einlaßventil und Radbremszylinder angeschlossenen, normalerweise geschlossenen Auslaßventil, mit einer elektrischen Steuerschaltung, dis diese Ventile in Abhängigkeit vom Radbewegungsverhalten zwecks Variation des Bremsdrucks steuert, wobei dem Einlaßventil ein zusätzliches, normalerweise offenes Einlaßventil parallel geschaltet ist, das von der Steuerschaltung ansteuerbar ist und dessen Wicklung eine von der Steuerschaltung beeinflußbare Halteeinrichtung zugeordnet ist, nach Patent 17 55 615, dadurchgekennzeichnet, daß diese Halteeinrichtung (15, 19) bei Auftreten des das Auslaßventil (S) öffnenden Signals in ihre das Schließen des zusätzlichen Einlaßventils (E;) bewirkende Stellung geschaltet und bei öffnen des Bremslichtschalters (17) in die Ausgangslage rückgeschaltet wird.

2. Antiblockierregelsystem nach Anspruch 1 mit mehreren, unabhängig voneinander regelbaren Radbremszylindern, denen jeweils ein eigenes Ein- und Auslaßventil zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß allen diesen Ventilen (E A) nur ein zusätzliches Einlaßventil (E,) zugeordnet ist, dessen Ausgang über Rückschlagventile (28,29) mit den einzelnen Radbremszylindern (25, 26) verbunden ist, und daß die Schaltsignale für die Auslaßventile (A_}„, Au,) sämtlicher Steuerschaltungen (30) der Halteeinrichtung zuführbar sind, so daß das zusätzliche Einlaßventil (Ez) beim erstmaligen Schließen eines beliebigen Auslaßventiles ^ schließt.