DE1946635B2 - Blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlagen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlagen mit einem das Drehverhalten eines Fahrzeugrades abtastenden Drehgeber und einer die Drehgebersignale auswertenden Auswerteschaltung mit einer Schwellwertstufe, mit einer Ventileinrichtung, welche beim Erreichen der Schwelle in eine erste, eine Bremsdruckabsenkung bewirkende Schaltstellung und danach in eine zweite, eine Bremsdruckanhebung bewirkende Schaltstellung schaltbar ist, und mit einer Steuereinrichtung, die in Abhängigkeit von der Höhe des dem Schwellwert zugeordneten in einem Druckspeicher gespeicherten Blockierdruckes betätigbar ist.

Wird ein Fahrzeugrad mit einem für den jeweiligen Beladungs-, Straßen- und Radlaufflächenzustand zu ^b0 starken Bremsdruck abgebremst, so erfährt das Rad eine überhöhte Drehverzögerung bzw. überhöhten Schlupf, wobei es ins Gleiten kommt. Um dieses Gleiten zu verhindern, muß der Bremsdruck abgebaut werden, damit das Rad wieder anlaufen kann. Diese Anlaufzeit ^h5 des Rades hängt jedoch in besonderem Maße von der Beschaffenheit der Straßenoberfläche ab, die sich darüber hinaus während eines Bremsvorganges verän

dern kann.

Es ist bereits eine blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden (DT-PS 19 44 6tO). Bei dieser älteren Bremsanlage bewirkt die Steuereinrichtung eine langsamere Bremsdruckanhebung bei einem niedrigen Blokkierdruck und eine schnellere Bremsdruckanhebung bei einem höheren Blockierdruck. In Abhängigkeit vom wirksamen Bremsdruck (Blockierdruck) wird somit der Druckgradient für den auf eine Bremsdruckabsenkung folgenden Bremsdruckwiederaufbau verändert. Es erfolgt dabei aber stets ein Druckausgleich zwischen den Bremszylinderkammern. Hierdurch wird zwar eine rasche Bremskraftminderung erzielt, aber durch die zu starke Druckabsenkung besteht die Gefahr einer Unterbremsung und damit eines zu langen Bremsweges.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bremsweg des Fahrzeugs durch Bremsdruckabsendung unter Berücksichtigung der jeweiligen Beschaffenheit der Straßenoberfläche zu verkürzen, um eine zu starke Unterbremsung zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist es möglich, den Bremsdruck so zu steuern, daß eine übermäßige Druckabsenkung vermieden wird und stets ein Restbremsdruck > 0 verbleibt, wodurch eine zu starke Unterbremsung verhindert und der Bremsweg verkürzt wird.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 2 gekennzeichnet. Diese Weiterbildung ermöglicht die Ausnutzung der Vorteile eines doppeltwirkenden Bremszylinders.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist im Anspruch 3 gekennzeichnet.

Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind, näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Gleitschutzeinrichtung gemäß der Erfindung für einen doppeltwirkenden Bremszylinder,

Fig. 2 ein Zeit-Druck-Diagramm zur Gleitschutzeinrichtung gemäß F i g. 1,

F i g. 3 eine andere Ausführungsform der Gleitschutzeinrichtung für einen einfach wirkenden Bremszylinder und

Fig.4 ein Zeit-Druck-Diagramm zur Gleitschutzeinrichtung gemäß F i g. 3.

Die in Fig. 1 dargestellte blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage weist einen Drehgeber 1 auf, der entweder die Drehverzögerung oder den Schlupf eines Fahrzeugrades erfaßt und beim Erreichen eines kritischen Grenzwertes einen Erregerkreis 2 zur Betätigung eines Magnetventils 3 schließt.

Die blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage ist mit einem Gehäuse 4 versehen, das eine Ventileinrichtung 5 sowie eine Steuereinrichtung 6 enthält, die axial zueinander angeordnet sind. Die Ventileinrichtung 5 ist als Kolbenschieber 7 ausgebildet, der über das Magnetventil 3 und eine Leitung 8 vom Vorratsdruck eines Druckluftbehälters 9 beaufschlagbar ist. Der Kolbenschieber 7 durchdringt vier steuerbare Ringkammern 10, U₁ 12, 13, die mittels einer Steuerkante 14 eines Kolbens 15 und Steuerkanten 16, 17 eines Druckabsenkungsventils 18 gegeneinander absperrbar sind. Der Kolbenschieber 7 stützt sich über eine Feder 19 an einer inneren Gehäusetrennwand 20 ab. Die Ringkammer 10 ist an eine mit Vorratsdruckluft beschickbare Bremsleitung 21 eines Bremsventils 22

angeschlossen, während die Ringkammer 11 über eine Leitung 23 mit der Vorderseite und die Ringkammer 12 über eine Leitung 24 mit der Rückseite eines doppeltwirkenden Bremszylinders 25 verbunden sind. Die Ringkammer 13 ist an die Atmosphäre angeschlossen.

In Achsrichtung der Ventileinrichtung 5 sind ein erster kleinerer Kolben 26 und ein zweiter größerer Kolben 27 angeordnet, deren gemeinsame Kolbens;ange 28 die Gehäusetrennwand 20 und eine weitere Gehäusetrennwand 29 abgedichtet durchdringt und die zur Betätigung des Kolbenschiebers 7 diem. Die Kolben 26, 27 bilden vier Zylinderkammern 30, 31, 32 und 33, wobei die Zylinderkammer 33 durch einen Gehäusekanal 34 mit der Ringkammer 12 und über ein Drosselrückschlagventil 35 mit der Zylinderkammer 30 in Verbindung steht. Die Zylinderkammer 32 ist durch einen Gehäusekanal 36 an die Ringkammer 11 und über ein einstellbares Drosselrückschlagventil 37 an die Zylinderkammer 31 angeschlossen, die als Druckspeieher für den Blockierdruck dient. Der Kolben 26 stützt sich darüber hinaus mittels einer Druckfeder 38 an der Gehäusetrennwand 20 ab. Die beschriebene Anordnung zeichnet sich durch ihre kompakte auf engem Raum unterzubringende Baueinheit aus.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage gemäß F i g. 1 soll anhand des Diagramms nach F i g. 2 nachstehend näher erläutert werden.

Wird in der gezeigten Ausgangsstellung der Fahrzeugbremsanlage das Bremsventil 22 betätigt, so strömt Druckluft aus dem Vorratsbehälter 9 über die Bremsleitung 21 in die Ringkammer 10 der Ventileinrichtung 5, und, da der Kolbenschieber 7 von der Feder 19 offengehalten wird, in die Ringkammer 11 und von dort durch den Gehäusekanal 36 in die Zylinderkammer 32 des Kolbens 27 sowie über das Drosselrückschlagventil 37 in den Druckspeicher 31 des Kolbens 26. Infolge des größeren Durchmessers des Kolbens 27 gegenüber dem Kolben 26 wird die Steuereinrichtung 6 bis gegen den Gehäuseanschlag 39 bewegt. Der Kolbenschieber 7 der Ventileinrichtung 5 wird zunächst durch die Feder 19 in der Offenstellung gehalten, so daß die Druckluft gleichzeitig aus der Ringkammer 11 über die Leitung 23 die Vorderseite des Bremszylinders 25 beaufschlagt und somit einen Bremsvorgang auslöst.

Es sei angenommen, daß in den Bremszylinder 25 ein entsprechend der Kurve /Ό bis Pa\ ansteigender Bremsdruck Pb (F i g. 2) eingesteuert wird, und daß kurz vor dem Erreichen von Fbi der Drehgeber 1 einen Grenzwert des die Blockierschwelle des Fahrzeugrades anzeigenden Größe erfaßt und damit den Erregerkreis 2 schließt. Auf diese Weise wird das Magnetventil 3 umgeschaltet, so daß über die vorher entlüftete Leitung 8 Druckluft aus dem Vorratsbehälter 9 den Kolbenschieber 7 beaufschlagt. Der Kolbenschieber 7 wird nach rechts bewegt, wobei die Steuerkante 14 den Zustrom weiterer Bremsluft in die Ringkammer 11 absperrt.

Gleichzeitig öffnet bei weiterer Verschiebung des faO Kolbenschiebers 7 die Steuerkante 16 des Druckabsenkungsventils 19 den Durchlaß von der Ringkammer 11 zur Ringkammer 12. während die Steuerkante i7 des Druckabsendungsventils 19 die an die Atmosphäre angeschlossene Ringkammer 13 gegen die Ringkammer hi 12 abschließt. Auf diese Weise gelangt die die Vorderseite des Bremszylinders 25 beaufschlagende Druckluft sowie die in der Zylinderkummer 32 des Kolbens 27 befindliche Druckluft über die Leitung 23 und den Gehäusekanal 36 in die Ringkammer 12 und von da einerseits über die Leitung 24 auf die Rückseite des Bremszylinders 25 und andererseits über den Gehäusakanal 34 sowohl in die rückwärtige Zylinderkammer 33 des Kolbens 27 als auch gedrosselt über das Drosselrückschlagventil 35 in die vordere Zylinderkammer 30 des Kolbens 26. Der in den Druckspeicher 31 des Kolbens 26 beim angenommenen Straßenzustand eingespeiste und gespeicherte Bremsdruck Pbi kann nur geringfügig über das Drosselrückschlagventil 37 entweichen und bleibt daher praktisch in voller Höhe gespeichert, so daß der wirksame Bremsdruck PsrPo in Abhängigkeit vom gleich hohen Speicherdruck Pm auf der Vorderseite des lremszylinders 25 sowie in der Zylinderkammer 32 di s Kolbens 27 so weit abgebaut wird, bis er beim Kräftegleichgewicht an der Kolbenanordnung 6 einen Wert ffo (F i g. 2) erreicht. Gleichzeitig erreicht der im rückwärtigen Teil des Bremszylinders 25 und in der Zylinderkammer 33 des Kolbens 27 ansteigende Gegendruck Pq einen Wert Pci (Fig. 2), der infolge des in die Zylinderkammer 30 des Kolbens 26 aufgebauten Druckes kleiner ist als der im vorderen Teil des Bremszylinders 25 verbleibende Druck Pm, so daß der sich einstellende Differenzdruck Pk-Pc,2 den nunmehr wirksamen Bremsdruck ergibt.

Während dieses Vorganges wird die Steuereinrichtung 6 nach Überwindung der durch die Feder 38 und den in der Zylinderkammer 30 auf den ersten Kolben 26 wirkenden Druck hervorgerufenen Kraft so weit nach links bewegt, bis die Kolbenstange 28 den Kolbenschieber 7 in eine Abschlußstellung verschiebt, bei der die Steuerkante 16 des Druckabsenkungsventils 18 den Durchtritt von der Ringkammer 11 zur Ringkammer 12 absperrt, und die Ringkammer IO gegen die Ringkammer 11 sowie die Ringkammer 12 gegen die Ringkammer 13 durch die Steuerkante 14 des Kolbens 15 bzw. die Steuerkante 17 des Druckabsenkungsventils 18 gegeneinander abgeschlossen bleiben.

Nachdem durch Ansprechen des Drehgebers 1 der Erregerkreis 2 wieder geöffnet wurde bzw. der während einer gewissen Haltezeit gleichbleibende wirksame Bremsdruck Pw-Pgi (Fig. 2) das Wiederanlaufen des Fahrzeugrades ermöglichte, schaltet das Magnetventil 3 wieder in die dargestellte Ausgangsstellung um, so daß die Leitung 8 entlüftet wird. Der auf diese Weise vom Vorratsdruck entlastete Kolbenschieber 7 wird nunmehr von der Feder 19 in seine linke Ausgangsstellung zurückbewegt, so daß die Steuerkante 14 des Kolbens 15 wiederum den Durchtritt zwischen den beiden Ringkammern 10 und 11 und die Steuerkante 17 des Druckabsenkungsventils 18 den Durchtritt zwischen den Ringkammern 12 und 13 freigibt. Auf diese Weise erfolgt abermals, wie vorher beschrieben, auf der Vorderseite des Bremszylinders 25 ein Bremsdruckanstieg, während auf der Rückseite des Bremszylinders 25 der Gegendruck Pc; über die Entlüftung der Ringkammer 13 gesenkt wird.

Infolge des Bremsdruckanstiegs und der gleichzeitigen Gegendrucksenkung nimmt die Drehverzögerung bzw. der Schlupf des Fahrzeugrades wieder so weit zu, daß dieses kurz vor Erreichen des wirksamen Bremsdruckes Pai-Pa wieder einen der Ansprechschwelle des Drehgebers 1 entsprechenden Grenzwert erreicht. Hierbei sei angenommen, daß der nun die Gleitschwelle bildende wirksame Bremsdruck Pm-Pc 1 z. B. infolge Verschlechterung des Straßenzustandes kleiner ist als Pm-Pa- Der darauffolgende Arbeitszyklus

der blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage unterscheidet sich von dem bereits beschriebenen Arbeitszyklus lediglich dadurch, daß der Kolben 26 nunmehr von dem gegenüber dem Speicherdruck Pbi niedrigeren gespeicherten Bremsdruck PoyP_G3 beaufschlagt wird, wodurch der Druck Pbi auf einen Wert ffo gesenkt wird, der niedriger liegt als Pq₂ und der Gegendruck Pc3 auf einen Wert Pqa ansteigt, der höher liegt als Pm. Daraus ergibt sich ein dem verschlechterten Straßenzustand angepaßter niedrigerer wirksamer Bremsdruck P^-Pga, der das Wiederanlaufen des Fahrzeugrades bei optimaler Bremswegverkürzung ermöglicht.

In der Regel bleibt der Straßenzustand innerhalb der Bremsstrecke nahezu konstant. Die erfindungsgemäße Bremsanlage speichert jedoch η jedem Fall den bei Beginn eines neuen Arbeitszyklus eingespeisten wirksamen Bremsdruck, der beim jeweiligen Straßenzustand für das Erreichen der Gleitschwelle des Fahrzeugrades und das Ansprechen des Drehgebers 1 bestimmend ist.

Die den Kolben 26 der Steuereinrichtung 6 beaufschlagende Feder 38 ist zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß bei Einsteuerung eines extrem niedrigen Bremsdruckes, der bei einem besonders ungünstigen Straßenzustand zum Ansprechen des Drehgebers führt, nach dem Umsteuern der Ventileinrichtung 5 kein wirksamer Rest-Bremsdruck im Bremszylinder 25 verbleibt. Dies wird dadurch erreicht, daß der sich in der Zylinderkammer 33 des Kolbens 27 aufbauende Gegendruck zusammenwirkend mit dem entsprechend niedrigen in dem Druckspeicher 31 gespeicherten Druck nicht ausreicht, um die Kraft der Feder 38 zu überwinden und durch Verschieben der Steuereinrichtung 6 den Kolbenschieber 7 in eine Abschlußstellung zu bewegen, so daß über die weiterhin miteinander verbundenen Ringkammern 11 und 12 ein Druckausgleicn zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Bremszylinders 25 erfolgt. Auf diese Weise wird das Wiederanlaufen des Fahrzeugrades, das ohnehin durch Reibungs- und Trägheitskräfte der Antriebselemente erschwert wird, nicht noch zusätzlich gehemmt.

Die blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage gemäß Fig.3 ist in Verbindung mit einem einfach wirkenden Bremszylinder dargestellt. Teile dieser Anordnung, die denen der Anordnung gemäß Fig. 1 entsprechen, sind mit Bezugsnummern gekennzeichnet, die um 100 gegenüber den Bezugsnummern in F i g. 1 erhöht sind.

Auch diese Ausführungsform weist einen Drehgeber 101 auf, der über einen Erregerkreis 102 eine Ventileinrichtung 105 betätigt. Ein Gehäuse 104 der Bremsanlage enthält ebenfalls eine Steuereinrichtung 106, bestehend aus einem ersten Kolben 126, einem zweiten größeren Kolben 127, einer gemeinsamen Kolbenstange 128 sowie einem am freien Ende der Kolbenstange 128 angeordneten Druckabsenkungsventil 118. Die Kolbenstange ist abgedichtet durch eine Gehäusetrennwand 129 hindurchgeführt, während eine im mittleren Teil durchbrochene Trennwand 140 einen Ventilsitz 141 für das Druckabscnktingsvcntil 118 aufweist. Das Gehäuse 104 enthält ebenfalls Zylinderkammern 130, 131,132 und 133. wobei letztere über das Druckabsenkungsventil 118 an die Atmosphäre angeschlossen ist und die Kammer 131 als Druckspeicher für den Blockicrdruck dient.

Die beiden Zylinderkammern 132 und 133 sind bei entsprechender Stellung der Vcnlilcinrichtung 105 über die Leitungen 134 und 136 miteinander verbindbar. Eil einfach wirkender Bremszylinder 142 ist über eini Leitung 143 an die Zylinderkammer 132 des Kolben 127 sowie über ein Drosselrückschlagventil 137 an den Druckspeicher 131 des Kolbens 126 angeschlossen. Der Kolben 126 stützt sich gegen eine Feder 138 ab, deren Vorspannung darüber hinaus einstellbar ist. Dei Bremszylinder 142 steht außerdem durch eine Leitung 123 über die Ventileinrichtung 105 mit einem Bremsven-

to til 122 und durch eine Leitung 121 mit einem Vorratsbehälter 109 in Verbindung.

Nachfolgend sei die Wirkungsweise der Bremsanlage anhand des Diagramms gemäß F i g. 4 erläutert:
Ähnlich wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1 wird beim Betätigen des Bremsventils 122 Druckluft aus dem Vorratsbehälter 109 bei der in Fig. 3 gezeichneter Stellung der Ventileinrichtung 105 in den Bremszylinder 142 geleitet und gleichzeitig über die Leitung 143 einerseits in die Zylinderkammer 132 des Kolbens 127 und andererseits ungedrosselt über das Drosselrückschlagventil 137 in den Druckspeicher 131 des Kolbens 126. Infolge der größeren Wirkfläche des Kolbens 127 gegenüber dem Kolben 126 wird die Steuereinrichtung 106 in der rechten Offenstellung des Druckabsenkungsventils 118 gehalten.

Der Bremsdruck Pb steigt hierbei gemäß der Kurve nach Fig. 4 von Po auf einen an der Blockierschwelle des Fahrzeugrades liegenden Grenzwert Pm an, wobei kurz vor Erreichen dieses Wertes der Drehgeber 101 den Erregerkreis 102 schließt und das Magnetventil 105 umschaltet. Damit wird die Zufuhr von Druckluft in den Bremszylinder 142 gesperrt. Während der wirksame Bremsdruck Pm-Po in dem Druckspeicher 131 gespeichert wird, strömt die Druckluft über die nunmehr über die Ventileinrichtung 105 hergestellte Leitungsverbindung 136, 134 aus der Zylinderkammer 132 in die Zylinderkammer 133 und über das geöffnete Druckabsenkungsventil 118 ins Freie. Auf diese Weise wird ebenfalls über die Leitung 143 der Druck im

■»ο Bremszylinder 142 abgebaut, und zwar so weit bis die an der Steuereinrichtung 106 wirksamen Kräfte im Gleichgewicht stehen, so daß die Steuereinrichtung 106 durch Schließen des Druckabsenkungsventils 118 in die Abschlußstellung geht. Der wirksame Bremsdruck Pm ist dabei in Abhängigkeit vom gleich hohen Speicherdruck und damit vom Straßenzustand auf einen Wen Pb2 gesunken, der den nunmehr wirksamen Bremsdruck Pb2-Po ergibt und der so bemessen ist bzw. so lange aufrechterhalten wird, bis das Fahrzeugrad wieder hochgelaufcn ist und durch erneutes Ansprechen des Drehgebers 101 der Erregerkreis 102 wieder geöffnel wird. Damit wiederholt sich der vorbeschriebene Vorgang beim nächsten Arbeitszyklus mit dem Unterschied, daß der Bremsdruck gemäß der Kurve nach Fig.4 auf einen einem schlechteren Straßenzustanc entsprechenden Wert Pm ansteigt und den wirksamer Bremsdruck Pm-Pn ergibt. Da dieser im Vergleiche zi Pm niedrigere Druck erneut in dein Druckspeicher 131 gespeichert wird, erfolgt die Bremsdruckscnkung nach

Μ ι dem Ansprechen des Drehgebers 101 auf einer entsprechend niedrigeren Wert Pih, so daß bei einen wirksamen Bremsdruck Pm-Po das Fahrzeugrad ent sprechend dem schlechteren Straßenzustand schnelle) wieder hochliiiifcn kann.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage mit einem das Drehverhalten eines Fahrzeugrades abtastenden Drehgeber und einer die Drehgebersignale auswertenden Auswerteschaltung mit einer Schwellwertstufe, mit einer Ventileinrichtung, welche beim Erreichen der Schwelle in eine erste, eine Bremsdruckabsenkung bewirkende Schaltstellung und danach in eine zweite, eine Bremsdruckanhebung bewirkende Schaltstellung schaltbar ist, und mit einer Steuereinrichtung, die in Abhängigkeit von der Höhe des dem Schwellwert zugeordneten in einem Druckspeicher gespeicherten Blockierdrukkes betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (6, 106) die Ventileinrichtung (5, 105) so in eine Bremsdruckabschlußstellung steuert, daß der Betrag des abgesenkten, wirksamen Bremsdruckes zu der Höhe des im Druckspeicher (3t, 131) gespeicherten Blockierdrukkes proportional ist

2. Blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (6) einen ersten Kolben (26) aufweist, der in der Druckabsenkungsphase in Betätigungsrichtung vom im Druckspeicher (31) gespeicherten Blockierdruck und in entgegengesetzter Richtung von einer Feder (30) und einem gedrosselt zugeführten vom eingesteuerten Bremsdruck abgeleiteten Gegendruck beaufschlagt ist und der mit einem zweiten größeren Kolben (27) verbunden ist, der in Betätigungsrichtung vom Gegendruck und in der entgegengesetzten Richtung vom abgesenkten eingesteuerten Bremsdruck beauf- ->5 schlagt ist, so daß der Differenzdruck über diesen Kolben dem wirksamen Bremsdruck im Bremszylinder entspricht.

3. Blockiergeschützte Fahrzeugbremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide *<> Seiten des größeren Kolbens (27) in Richtung des Gegendruckaufbaues im doppeltwirkenden Bremszylinder^) miteinander verbindbar sind.