DE19524952A1 - Hydraulic brake system with electrically switchable hydraulic valves - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremsanlage mit elektrisch umschaltbaren Hydraulikventilen, die zur Modu lation des Bremsdruckes in den Radbremsen zwecks Blockier schutzregelung, Antriebsschlupfregelung oder dergl. vorgese hen sind.The invention relates to a hydraulic brake system with electrically switchable hydraulic valves that are used for mod tion of the brake pressure in the wheel brakes for the purpose of blocking protection regulation, traction control or the like hen are.
Derartige Bremsanlagen sind in vielfältiger Ausgestaltung bekannt. Zur Bremsdruckmodulation werden z. B. elektromagne tisch betätigbare 2/2-Wegeventile, d. h. Hydraulikventile, die nur zwei Schaltpositionen (offen oder geschlossen) kennen, verwendet. Wird mit solchen Ventilen eine Blockierschutz- oder eine Antriebsschlupfregelung durchgeführt, läßt sich der Druckaufbau- und der Druckabbaugradient durch Ansteuerung der Hydraulikventile mit niederfrequenten Puls folgen und Variie ren der Pulsdauer-/Pulspausenverhältnisse in der gewünschten Weise beeinflussen.Brake systems of this type are of various designs known. For brake pressure modulation z. B. electromagnetic table-operated 2/2-way valves, d. H. Hydraulic valves that only know two switching positions (open or closed), used. With such valves, an anti-lock or a traction control carried out, the Pressure build-up and pressure reduction gradient by controlling the Hydraulic valves with low frequency pulse follow and variant Ren the pulse duration / pause ratio in the desired Influence wise.
Im allgemeinen ist für jedes regelbare Rad ein Ventilpaar, nämlich ein Einlaß- und ein Auslaßventil vorgesehen, wobei das Einlaßventil, das in der Bremsleitung zwischen dem Haupt zylinder und der Radbremse eingefügt ist, zweckmäßigerweise in seiner Ruhestellung auf Durchlaß geschaltet ist und beim Anlegen einer Spannung in den Sperrzustand übergeht. Das Aus laßventil, das zum Druckabbau dient, ist dagegen in der Ruhe stellung gesperrt.Generally there is a pair of valves for each controllable wheel, namely an inlet and an outlet valve provided, wherein the inlet valve that is in the brake line between the main cylinder and the wheel brake is inserted, expediently is switched to passage in its rest position and at Applying a voltage changes to the blocking state. The end In contrast, the release valve, which serves to reduce the pressure, is at rest position locked.
Ein Nachteil der Bremsdruckregelung mit Hilfe solcher schnellschaltenden Hydraulikventile besteht darin, daß durch die schnellen Ankerbewegungen beim Übergang von der einen in die andere Endposition, durch örtliche Verzögerung und Be schleunigung der hydraulischen Flüssigkeit, Übertragung der Pulsation auf Bauteile (Körperschall) usw. Geräusche entste hen, die bei einer Blockierschutz- oder Antriebsschlupfrege lung als störend empfunden werden. Die Geräuschstärke wird maßgeblich von der Umschaltgeschwindigkeit von der einen in die andere Endposition bestimmt.A disadvantage of brake pressure control with the help of such fast-switching hydraulic valves is that by the fast anchor movements when changing from one to the other the other end position, by local delay and loading acceleration of the hydraulic fluid, transmission of the Pulsation on components (structure-borne noise), etc. hen that with an anti-lock or traction slip be perceived as disturbing. The noise level will decisive for the switching speed from one to the other determines the other end position.
Aus der DE 42 36 047 AI (P 7397) ist bereits eine Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung bekannt, deren Hydraulikventile, wenn sie aus der Ruhelage heraus auf Sperren oder Durchlaß umgeschaltet werden sollen, mit einem Wechselsignal oder einer Pulsfolge angesteuert werden, dessen Frequenz bzw. deren Pulsdauer-/Pulspausenverhältnis auf die Charakteristik der Ventile abgestimmt ist. Der Ventilstößel nimmt unter dem Einfluß des Wechselsignals oder der Puls folge eine Dosierstellung ein, die wiederum durch Variieren der Frequenz bzw. des Pulsdauer-/Pulspausenverhältnisses beein flußt werden kann. Auf diese Weise werden die Ventilgeräusche erheblich reduziert.DE 42 36 047 AI (P 7397) is already a brake system known with anti-lock and / or traction control, whose hydraulic valves when on from the rest position Blocking or passage should be switched with a Alternating signal or a pulse sequence can be controlled, the Frequency or their pulse duration / pulse pause ratio to the Characteristic of the valves is matched. The valve lifter takes consequence under the influence of the alternating signal or the pulse a dosing position, which in turn is varied by Frequency or the pulse duration / pulse pause ratio can be flowed. This way the valve noise significantly reduced.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die störenden Geräusche, die durch das schnelle Umschalten der Ventilstößel dieser Hydraulikventile von der einen in die andere Endposition hervorgerufen werden, auf einfache Weise und ohne nachteiligen Einfluß auf die Bremsdruckregelung zu mindern oder entscheidend zu verringern. The present invention is based on the object annoying noises caused by the rapid switching of the Valve lifters of these hydraulic valves from one to the other other end position can be caused in a simple manner and without adversely affecting the brake pressure control reduce or reduce significantly.
Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen zu lösen ist. Das Besondere der erfindungsgemäßen Bremsanlage besteht also darin, daß die Umschaltung der Hydraulikventile bzw. des Ventilstößels von der einen in die andere Endstellung durch ein Wechselsignal bewirkt wird, das nur für die Dauer der Umschaltung anliegt und das den Umschaltvorgang im Vergleich zu einem reinen Ein- bzw. Ausschalten des Ventils verzögert; nach dem Um schalten oder nach einer vorgegebenen Umschaltzeitdauer liegt dann an dem Hydraulikventil wieder ein Dauersignal ("1" oder "0") an.It has been shown that this task by the claim 1 measures to be solved. The special thing of Brake system according to the invention is therefore that the Switching the hydraulic valves or the valve tappet from the one in the other end position by an alternating signal is effected, which is only present for the duration of the switchover and that the switching process compared to a pure one Delayed switching on or off of the valve; after the order switch or after a predetermined switching period then a permanent signal ("1" or "0").
Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Wechselsignal eine Pulsfolge vorgesehen, deren Fre quenz hoch ist bzw. deren Pulszeiten und Pulspausen kurz sind im Vergleich zu der für den Umschaltvorgang benötigten Zeit dauer.According to an advantageous embodiment of the invention a pulse sequence is provided as an alternating signal, the fre frequency is high or the pulse times and pauses are short compared to the time required for the switching process duration.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung eines Ausfüh rungsbeispiels anhand der beigefügten Abbildungen hervor.Other features, advantages and possible uses of the Invention emerge from the following illustration of an embodiment example from the attached illustrations.
Es zeigenShow it
Fig. 1 schematisch vereinfacht und als Teildarstellung die wichtigsten hydraulischen Komponenten einer Brems anlage nach der Erfindung und deren hydraulische Zu sammenschaltung, Fig. 1 is a schematic simplified representation as part of the main hydraulic components of a brake system according to the invention and its hydraulic To sammenschaltung,
Fig. 2 im Detail ein Ausführungsbeispiel eines Einlaßventils der Bremsanlage nach Fig. 1 und Fig. 2 in detail an embodiment of an inlet valve of the brake system according to Fig. 1 and
Fig. 3 Diagramme zur Veranschaulichung der Ansteuerung des Einlaß- oder Auslaßventils der Bremsanlage nach der Erfindung. Fig. 3 diagrams to illustrate the control of the intake or exhaust valve of the brake system according to the invention.
In Fig. 1 sind lediglich diejenigen Komponenten einer blockier geschützten Bremsanlage wiedergegeben, die zur Erläute rung der Erfindung erforderlich sind. Dargestellt ist der Anschluß einer Radbremse 1 an einen Bremskreis I eines Haupt zylinders 2 einer hydraulischen Bremsanlage. Der Hauptzylin der 2 wird über einen vorgeschalteten Unterdruckverstärker 3 mit Hilfe eines Bremspedals 4 betätigt. Der Druck in der Rad bremse 1 wird mit Hilfe eines Einlaßventiles 5 und eines Aus laßventils 6 gesteuert. In ihrer Ruhestellung sind das Ein laßventil 5 auf Durchlaß, das Auslaßventil 6 auf Sperren ge schaltet.In Fig. 1 only those components of an anti-lock brake system are shown, which are necessary for the explanation of the invention. Shown is the connection of a wheel brake 1 to a brake circuit I of a master cylinder 2 of a hydraulic brake system. The Hauptzylin of 2 is operated via an upstream vacuum booster 3 with the help of a brake pedal 4 . The pressure in the wheel brake 1 is controlled with the aid of an inlet valve 5 and an outlet valve 6 . In their rest position, the inlet valve 5 is on passage, the outlet valve 6 switches to lock ge.
Dargestellt ist hier ein sogen. geschlossenes hydraulisches System. In der Druckabbauphase wird über das Auslaßventil 6 aus der Radbremse 1 das Druckmittel in einen Niederdruckspei cher 7 geleitet, aus dem es über eine Rückförderpumpe 8 in den Bremskreis I bzw. in den Hauptzylinder 2 zurückgefördert wird.A so-called. closed hydraulic system. In the pressure reduction phase, the pressure medium is passed into a Niederdruckspei cher 7 via the outlet valve 6 from the wheel brake 1 , from which it is fed back via a return pump 8 into the brake circuit I or into the master cylinder 2 .
Den Aufbau eines Einlaßventils 5 zeigt Fig. 2. Dargestellt ist hier ein Längsschnitt durch das Ventil. Es besteht im wesentlichen aus einem Ventilanker 9, der in einem Ventil gehäuse 10 axial verschiebbar gelagert ist. Ein Ventilstößel 11 ist Bestandteil dieses Ankers 9. Der Anker 9 mit dem Ven tilstößel II wird durch die Kraft einer Schraubenfeder 12 in seiner Ruhelage gehalten, in der eine hydraulische Verbindung von einem Hydraulikanschluß oder Eingang 13 zu einem Ausgang 14 besteht. Der Anschluß 13 führt zu dem Hauptzylinder 2, der Ausgang 14 zu der Radbremse 1.The structure of an inlet valve 5 is shown in FIG. 2. A longitudinal section through the valve is shown here. It consists essentially of a valve armature 9 which is axially displaceably mounted in a valve housing 10 . A valve lifter 11 is part of this armature 9 . The armature 9 with the Ven tilstößel II is held by the force of a coil spring 12 in its rest position, in which there is a hydraulic connection from a hydraulic connection or input 13 to an output 14 . The connection 13 leads to the master cylinder 2 , the outlet 14 to the wheel brake 1 .
Das Hydraulikventil 5 nach Fig. 2 besitzt eine Ventilbetäti gungsspule 15 und einen Magnetkern 16. Der Ventilanker 9 und der Magnetkern 16 sind durch einen Luftspalt 17 getrennt, dessen Ausbildung für die Ventil-Charakteristik wesentlich ist. Die elektrischen Ventilanschlüsse sind mit 15a, 15b be zeichnet.The hydraulic valve 5 of FIG. 2 has a Ventilbetäti supply coil 15 and a magnetic core 16th The valve armature 9 and the magnetic core 16 are separated by an air gap 17 , the design of which is essential for the valve characteristic. The electrical valve connections are marked with 15 a, 15 b.
Bei Ansteuerung des Ventils durch Anlegen einer Spannung an die Ventilspule 15 wird auf den Ventilanker 9 eine Kraft aus geübt, die zur axialen Verschiebung des Ventilstößels in sei ne zweite Endposition führt. Der Druckmitteldurchgang von dem Eingang 13 zu Ausgang 14 wird verschlossen.When the valve is actuated by applying a voltage to the valve coil 15 , a force is exerted on the valve armature 9 , which leads to the axial displacement of the valve tappet into its second end position. The pressure medium passage from the inlet 13 to the outlet 14 is closed.
Die erfindungswesentliche Ansteuerung der Hydraulikventile 5, 6 durch Wechselsignale, die nur für die Dauer der Ventil umschaltung aus der Ruheposition in die zweite Endposition und für die Dauer des Rückschaltvorgangs anliegen, und die Auswirkung dieser Wechselsignale ist den Diagrammen nach Fig. 3 zu entnehmen und wird im folgenden näher erläutert.The essential control of the hydraulic valves 5 , 6 according to the invention by means of alternating signals, which are only present for the duration of the valve switchover from the rest position into the second end position and for the duration of the downshifting operation, and the effect of these alternating signals can be seen in the diagrams according to FIG explained in more detail below.
Während bisher bekanntlich Hydraulikventile der hier be schriebenen Art durch Anlegen einer Spannung bzw. Ausschalten umgeschaltet wurden, wobei das entsprechende Signal nach dem Umschalten in die zweite Endposition bis zum Zurückschalten als Dauersignal aufrechterhalten wurde, wird erfindungsgemäß zum Zeitpunkt t₁ ein Wechselsignal angelegt. Nach einer vor gegebenen Zeitspanne, in der der Umschaltvorgang beendet sein soll, oder nach der tatsächlichen Umschaltzeit t₁-t₂ geht dann das Wechselsignal in ein Dauersignal über, das das Ven til in der Umschaltstellung bzw. den Ventilstößel in der zweiten Endposition hält. Beim Zurückschalten des Ventils, das zum Zeitpunkt t₄ ausgelöst wird, wird wiederum in analoger Weise ein Wechselsignal und anschließend das Dauersignal an gelegt.While previously known hydraulic valves of the be written type by applying a voltage or switching off were switched, the corresponding signal after the Switch to the second end position until switching back was maintained as a continuous signal, according to the invention an alternating signal is applied at the time t 1. After one before given time period in which the switching process to be completed should, or after the actual switching time t₁-t₂ goes then the alternating signal into a continuous signal that the Ven til in the switch position or the valve tappet in the holds the second end position. When switching back the valve, that is triggered at time t₄ is again in analog Assign an alternating signal and then the continuous signal placed.
Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß z. B. bei einem Einlaßventil der in Fig. 2 dargestellten Art beim Anlegen der Spannung an die Spule 15 infolge der Spuleninduktivität und als Folge des bei der Stößelbewegung kleiner werdenden Luft spaltes 17 und des dadurch hervorgerufenen Anstiegs der ma gnetischen Feldstärke ein "schlagartiges" Schließen des Ven tils bzw. Anschlagen des Stößels hervorgerufen wird. Dieses "harte" Anschlagen verursacht die störenden Umschaltgeräu sche. Beim Zurückschalten des Ventils in die erste Endposi tion oder Ruhelage geschieht Entsprechendes.The invention is based on the consideration that, for. B. with an inlet valve of the type shown in Fig. 2 when applying the voltage to the coil 15 due to the coil inductance and as a result of the plunger movement smaller air gap 17 and the resulting increase in magnetic field strength a "sudden" closing of Ven tils or striking the plunger is caused. This "hard" striking causes the annoying Umschaltgeräu cal. The same happens when the valve is switched back to the first end position or rest position.
Erfindungsgemäß wird daher das Umschalten mit Hilfe des Wech selsignals oder einer Pulsfolge herbeigeführt. Die Stößelbe wegung wird dadurch verlangsamt. Bei dem Einlaßventil nach Fig. 2 setzt beim Anlegen der Umschaltspannung die Stößelbe wegung ein. Wird nun die Spannung in der Umschaltphase redu ziert - durch abnehmende Spannungsamplitude oder durch eine Pulspause - wird der Stößel durch die Rückstellfeder und durch den Druck im Hydrauliksystem abgebremst. Die erneut ansteigende Spannung oder der folgende Puls erhöhen dann wie der die auf den Stößel einwirkende Kraft in Schließrichtung. Auf diese Weise erfolgt durch das Wechselsignal ein schritt weises, insgesamt verzögertes Schließen oder Öffnen des Ven til und ein relativ "sanftes" Anschlagen in den Endpositio nen. Die gestellte Aufgabe, die Ventilgeräusche entscheidend zu verringern, wird auf diese Weise gelöst. According to the invention, the switching is therefore brought about with the aid of the alternating signal or a pulse train. This slows the pusher movement. In the inlet valve according to FIG. 2, the pusher movement starts when the switching voltage is applied. If the tension is reduced in the changeover phase - by decreasing tension amplitude or by a pulse pause - the ram is braked by the return spring and by the pressure in the hydraulic system. The again rising voltage or the following pulse then increase the force acting on the plunger in the closing direction. In this way, the alternating signal results in a step-by-step, overall delayed closing or opening of the valve and a relatively "gentle" striking in the end positions. The task of reducing valve noise significantly is solved in this way.
In der oberen Kurve "A" in Fig. 3 ist der "Sollwert" der Ven tilposition wiedergegeben. Zum Zeitpunkt t₁ steht fest, daß das Ventil umschalten soll, zum Zeitpunkt t₄ beginnt das Zu rückschalten.In the upper curve "A" in Fig. 3, the "setpoint" of the valve position is shown. At time t ₁ it is clear that the valve should switch over, at time t das the switch back starts.
Den erfindungsgemäß vorgegebenen Verlauf der an der Spule an gelegten Spannung zeigt das Diagramm "B" in Fig. 3. In der Umschaltphase t₁ - t₂ liegt ein Wechselsignal, hier ein puls förmiges Wechselsignal an, das zum Zeitpunkt t₂, wenn der Schließvorgang beendet ist, in ein Dauersignal übergeht. In analoger Weise erfolgt das Zurückschalten; in der Zeitspanne t₄ bis t₅ liegen wiederum Pulse an.Diagram "B" in FIG. 3 shows the course of the voltage applied to the coil according to the invention . In the changeover phase t 1 - t 2 there is an alternating signal, here a pulsed alternating signal, which occurs at time t 2 when the closing process has ended, changes into a continuous signal. The downshift takes place in an analogous manner; in the period t₄ to t₅ there are again pulses.
Den durch den Spannungsverlauf nach "B" hervorgerufenen Ver lauf des Stromes durch die Spule 15 (Fig. 2) und den Verlauf der magnetischen Feldstärke zeigen die Diagramme "C" und "D" in Fig. 3. Die Stromänderung durch das Wechselsignal ist erst zum Zeitpunkt t₃ bzw. t₆ beendet.Diagrams "C" and "D" in FIG. 3 show the current flow through coil 15 ( FIG. 2) and the course of the magnetic field strength caused by the voltage curve according to "B" . The current change due to the alternating signal is only at the time t₃ or t₆ ended.
Schließlich ist in dem Diagramm "E" der Fig. 3 noch der Ven tilweg oder Stößelweg aufgetragen. Es ist ersichtlich, daß durch den Einfluß des Wechselsignals eine wesentliche Ver langsamung der Ventilstößelbewegung erreicht wird; die Zeit spannen t₁ bis t₂ und t₄ bis t₅ sind notwendig, um den Ventil stößel von der einen Endposition in die andere Endposition zu überführen.Finally, in the diagram "E" of FIG. 3, the Ven tilweg or ram path is plotted. It can be seen that a significant slowdown of the valve lifter movement is achieved by the influence of the alternating signal; span the time t₁ to t₂ and t₄ to t₅ are necessary to move the valve tappet from one end position to the other end position.
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Owner name: CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG, 60488 FRANKFURT, D |
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