DE2057973C2 - Bremskraftregelanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Bremskraftregelanlage nach der Gattung des Hauptanspruchs. Eine derartige Bremskraflregclanlage ist bekannt (DE-OS 01 467).

Bei dieser bekannten Bremskraftregelanlage werden Signale erzeugt, die der Beladung, dem Druck in den Radbremszylindern und der Fahrzeugverzögerung entsprechen. Diese elektrischen Signale werden in einem Rechengerät miteinander verarbeitet, so daß schließlich ein einziges Steuersignal zur Bestimmung des Bremsdruckes verwendet wird.

Des weiteren ist es durch die ES-PS 3 48 256 bekannt, bei einem Bremskraftregler mit Rechengerät und Elektromagneten ein Modulationsventil zu verwenden, das die Verbindung Druckquel'e-Bremszylinder unterbricht und durch Volumenvergrößerung den Bremsdruck absenkt Bei dieser Einrichtung wird aber das ermittelte Signal an ein Blockierschutzventil und nicht an einen

ίο lastabhängigen Bremskraftregler weitergegeben. Denn der lastabhängige Druck wird unmittelbar in einen Steuerraum des Modulationsventils gegeben, um dadurch den geregelten Druck im Bremskreis zu beeinflussen. Das Blockiersignal und das lastabhängige Signal werden also nicht zusammengefaßt.

Schließlich ist es durch die DE-OS 19 22 024 auch bereits bekannt, ein Doppelsitzventil zu verwenden, um die Verbindung zum Bremszylinder zu überwachen. Hier handelt es sich aber um ein über einen Magneten geschaltetes Blockierschutzventil.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Bremskraftregelanlage mit einem Bremskraftregelventil so auszubilden, daß neben der lastabhängigen Bremsregelung auch ein Blockierschutz erreicht wird, in dem die Radbremszylinder bei Blockiergefahr an den Rädern vom lastabhängigen Bremskraftregler her entlastet v/erden.

Diese Aufgabe wird bei einer Bremskraftregelanlage der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Im einzelnen heißt das, daß ein lastabhängiger Bremskraftregler dadurch beeinfluß wird, daß ein Ventilsitz eines Doppelsitzventils verstellt wird. Dadurch ist einerseits eine sehr einfache Verstellung erreicht, andererseits wird aber eine sehr genaue Steuerung des Bremskraftreglers ermöglicht, denn ein Bremskraftregler mil Doppelsitzventil hat in jeder neu eingestellten Lage eine neue Mittelstellung, von der aus ihm zur Druckanstiegs- und zur Druckabsenkungs-Steuerung noch eine Hubmöglichkeit in beiden Richtungen gegeben ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und zwar zeigt

Fig. 1 eine Bremskraftregelanlage mit einem senkrecht zur Ventilachse angeordneten Elektromagneten,

F i g. 2 die gleiche Anlage mit Steuerung des Bremskraftregelventils durch ein besonderes Elektromagnetventil,

F i g. 3 das Rechengerät der beiden Anlagen nach den F i g. 1 und 2,

F i g. 4 ein Bremskraftregelventil mit gleichachsig angeordneter Stößelbetätigung,

Fig.5 ein Bremskraftregelsystem mit Rückmeldung durch Druckgeber, und

F i g. 6 das Rechengerät der Anlage nach der F i g. 5.

F i g. 1 zeigt eine Bremskraftregelanlage, die in ein Kraftfahrzeug 1 eingebaut ist, das für jede Fahrzeugachse Γ zwei Weggeber 2 und 2' zum Abgreifen der Fahrzeugtragfeder-Durchbiegung sowie zwei Sensoren 3 und 3' zum Abtasten der Fahrzeugraddrehung hat. Die Weggeber 2 und 2' und die Sensoren 3 und 3^r dienen als vom Fahr- und Beladungszustand abhangige Informationsgeber für ein Rechengerät 4, an das sie über elektrische Leitungen 5 und 6 bzw. 5' und 6' angeschlossen sind.

Über eine elektrische Steuerleitung 7 steht das Rechengerät 4 mit einem Elektromagneten 8 in Verbindung, dessen Anker 9 ein Kegelstück 10 als Ansatz hat. Der Anker 9 und das Kegelstück 10 sind gleichachsig

hintereinander in einem Gehäuse It angeordnet. Auf den Anker 9 wirkt eine Feder 10'. Senkrecht zur Achse des Elektromagneten 8 ist in einem Gehäuse 12 eines Bremskraftregelventils 13 ein Stößel 14 gelagert, dessen eines Ende an der Kugelfläche des Kegelstücks 10 anliegt

Der Stößel 14 ist durch eine Feder 14' belastet, die am anderen Ende des Stößels 14 angreift Dieser Endabschnitt des Stößels hat an einer Schulter einen Veniilsitz 15 eines Doppelventilgliedes 16. Ein mit dem Ventilsitz 15 zusammenwirkender Schließkörper 17 ist am Ende eines in das Gehäuse 12 eingesetzten Rohrs 18 befestigt. Beide Teile bilden zusammen ein Auslaßventil 15/17. Das Rohr 18 ist gleichachsig zum Stößel 14 angeordnet und gegen eine Feder 18' axial verschiebbar. Als zweiter Ventilsitz 19 des Doppelventilgliedes 16 dient ein Ringwulst am Rohr 18. Mit diesem Ventilsitz arbeitet ein zweiter Schließkörper 20 zusammen, der durch ein Innenringwulst einer Hülse 21 gebildet wirf⁴. Beide Teile bilden zusammen ein Einlaßventil 19/20. Ein- und Auslaßventil 15/17 bzw. 19/20 haben die gleichen Schließdurchmesser, so daß das Doppelventilglied 16 druckentlastet ist.

Die Hülse 21 ist in einer Ringmembran 22 befestigt, die mit mehreren, konzentrisch ineinanderliegender. Bundringen 23 als Membranabstützungen zusammenarbeitet. Durch die sich in kleinerer oder größerer Anzahl am Gehäuse 12 abstützenden Bundringe 23 ist die wirksame Fläche der Ringmembran 22 veränderbar.

Das Gehäuse 12 hat einen Gewindeanschluß 24 für eine von einem nicht dargestellten Bremsventil herangeführten Leitung 25. Der Gewindeanschluß 24 mündet in eine Ringkammer 26, die das Rohr 18 umgibt. In der gezeichneten Stellung des Bremskraftregelventils ist von dieser Ringkammer 26 durch die Hülse 21 hindurch eine Verbindung zu einer von der Membran 22 als beweglicher Wand begrenzten Membrankammer 27 hergestellt. Diese Membrankammer 27 ist mit einem Gewindeanschluß 28 für eine zu nicht dargestellten Bremszylindern führende Leitung 29 versehen.

Die F i g. 3 zeigt den Innenaufbau des oben erwähnten Rechengeräts 4. Es ist zu erkennen, daß ein Anschluß des Weggebers 2 zu einem Generator 101 geführt ist, der zum Erzeugen eines Wechselstroms als Trägerfrequenz dient. Ein anderer Anschluß des Weggebers 2 führt zu einem Demodulator 102 und über diesen zu einem Filter 103, das kurze Schwingungen über 2 Hertz, wie sie beim Überfahren von Bodenwellen auftreten, auffängt, lange Schwingungen dagegen durchläßt. Eine über den Demodulator 102 und das FiI-ter 103 führende Leitung 104 dient zur Übertragung des vom Weggeber 2 gemessenen, statisch und dynamisch lastabhängigen Wertes an ein ODER-Gatter 105.

Zu diesem Gatter 105 führt noch eine zweite Leitung 106, die zum Übertragen der Blockierschutzsignale des Sensors 3 bestimmt ist. Hinter dem Sensor 3 liegen in der Leitung 106 nacheinander ein Verstärker 107, ein Integrator 108, zwei als Schmitt-Trigger aufgebaute, parallel nebeneinanderliegende Vergleicher 109 und 110 und ein bistabiler Multivibrator 111. Dabei ist die Schaltung am ODER-Gatter 105 so ausgebildet, daß das Blokkierschut/signal durch entsprechende Potentialauswahl den Vorrang vor dem lastabhängigen Signal hat. Hinter dem ODER-Gatter 105 liegt am Ausgang des Rechengeräts 4 noch ein Leistungsverstärker 112, an den über die Steuerlcitung 7 der Elektromagnet 8 angeschlossen

Die beschriebene Bremskraftregelanlage arbeitet wie folgt:

In Bremslösestellung nehmen die beweglichen Teile des Bremskraftregelventils 13 die in der Zeichnung dargestellte Lage ein.

Wird das nicht dargestellte Fußbremsventil betätigt, so steigt der Druck in der Leitung 25 und gelangt weiter durch das Ventil 13 in die Leitung 29 von don zu den Radbremszylindern. Es wird gebremst

Die Höhe des Bremsdruckes in den Radbremszylindern wird abhängig von der statischen und dynamischen Achsbelastung des Fahrzeugs gesteuert. Dies geschieht dadurch, daß die Weggeber 2 und 2' die jeweilige Lage des Wagenkastens zur Fahrzeugachse 1 abtasten und an das Rechengerät 4 melden. Das Rechengerät 4 gibt über die Steuerleitung 7 einen der Beladung entsprechenden Strom an den Elektromagneten 8, der das Kegelstück 10 verstellt. Diese Verstellung geschieht gegen die Kraft der Feder 10', so daß sich die Magnetkraft und die Federkraft gegeneinander auswiegen. Damit nehmen dann das Kegelstück 10, der Stößel 14 und der Ventilsitz 15 eine der Belastung des Fahrzeugs entsprechende Lage ein.

In der gezeichneten Stellung befinden sich die genannten Ventilteile in der Voll-Beladungsstellung, in der Druckmittel das Ventil 13 so lange durchströmen kann, bis der auch in der Membrankammer 27 wirksame Druck in der Leitung 29 die Membran 22 nach unten verschiebt und der Schließkörper 20 das Einlaßventil 19/20 schließt. Bei voller Beladung wird das verhältnismäßig spät sein. Dies gilt umso mehr, als dabei auch die wirksame Membranfläche durch Anlage der Bundringe 23 im Gehäuse 12 verkleinert ist.

Wird das Kegelstück nach links verstellt, geht der Stößel 14 nach oben, und der Ventilsitz 15 wird angehoben. In dieser Stellung wird das Auslaßventil 15/17 früher geöffnet, so daß der durchgesteuerte Bremsdruck niedriger bleibt. Die Membran ist freier, weil nur die äußeren der Bundringe 23 im Gehäuse 12 Abstützung finden können.

In Leer-Beladungsstellung ist der Stößel 14 ganz nach oben verschoben, so daß beim Bremsen das Auslaßventil 15/17 sehr bald geöffnet wird. Die Membran ist frei und mit ihrer gesamten Fläche wirksam, wodurch das Einlaßventil 19/20 sehr bald geschlossen wird. Bei Ausfall der Verstellung bleibt das Bremskraftregelventil 13 in der »Vollw-Beladungsstellung.

Wenn trotz dieser statischen und dynamischen lastabhängigen Regelung der Bremskraft ein Fahrzeugrad blockiert, dann spricht der Sensor 3 bzw. 3' an und meldet die Radverzögerung an das Rechengerät 4. Das Rechengerät 4 gibt über die Steuerleitung 7 einen Strom an den Elektromagneten 8, der dann das Kegelstück 10 verstellt. Diese Verstellung überlagert sich der lastabhängigen Verstellung und schützt die Radbremsen durch schnelles öffnen des Auslaßventils 15/17 vor dem Blockieren. Nach dem Freiwerden des blockierten Rades kann das Bremskraftregelventil 13 unter wechselnden Stromstößen in der Steuerleitung 7 auch intermittierend arbeiten. Dann öffnen und schließen das Einlaß- und das Auslaßventil 19/20 und 15/17 in schnellem Wechsel und gewährleisten dadurch eine hohe Wirksamkeit des Blockierschutzes.

PtHt ein elektrisches Teil der Anlage aus, so bleibt die Druckmitlelbremse voll einsatzbereit, weil das Bremskraftregelventil 13 durch die Feder 10' in VoII-BeIadungsstellung steht.

Die Fig. 2 zeigt das gleiche Bremskraftregelsystem wie die Fig. 1, nur daß hier ein dem Kegelslück 10 in

F i g. 1 entsprechendes Kegelstück 30 einen Arbeitskolben 31 hat und abhängig von dem Druck eines auf den Kolben 31 einwirkenden Druckmittels verstellt wird, das in eine Zylinderkammer 32 eingeführt wird. Die Druckmittelversorgung der Zylinderkammer 32 wird von einem Magnetventil 33 überwacht, dessen Magnet seinen Strom über die an das Rechengerät 4 angeschlossene Steuerleitung 7 erhält. Abgesehen von der druckmittelbewirkten Verstellung des Kegelstücks 30 arbeitet diese Anlage geradeso wie die nach der Fig. 1.

Das Kegelstück 30 könnte anstatt von dem Magnetventil 33 auch unmittelbar vom Luftfederdruck einer Fahrzeugluftfederung verstellt werden. In einem solchen Fall wäre das Kegelstück 30 jedoch mit umgekehrter Stellung zu versehen, damit der Stößel 14 bei steigender Beladung nach unten geht (strichpunktiert gezeichnet).

Die F i g. 4 zeigt ein Bremskraftregelventil 35 mit einem Stößel 37, der dem Stößel 14 nach den F i g. 1 und 2 entspricht. Jedoch ist der Stößel 37 über das Doppelventilglied 16 hinaus verlängert. Er ragt dort mit seinem Ende 38 in einem induktiven Geber 39 hinein, der dazu bestimmt ist, die jeweilige Lage des Stößels 37 und damit die Lage des zweiten Ventilsitzes an das Rechengerät 4 zurückzumelden. Dieses Bremskraftregelventil 35 arbeitet weitgehend geradeso wie das bereits beschriebene Ventil 13.

Es ist festzuhalten, daß die flächenveränderliche Membran 22 die Rückmeldung des jeweils wirksamen Bremsdruckes übernimmt und daß durch Verstellung des Einlaßventilsitzes 19 den jeweils geänderten Bedingungen Rechnung getragen wird.

In der F i g. 5 ist ein Bremskraftregelventil 40 dargestellt, das keine flächenveränderliche Membran hat. Um bei einer solchen Ventilausführung eine Rückmeldung zu erhalten, sind zwei Druckgeber 41 und 42 notwendig. Die Verwendung solcher Druckgeber sind aber auch bei den anderen Ausführungsbeispielen möglich.

Der eine Druckgeber 41 unterliegt dem Druck in einer von einem Fußbremsventil 43 zu dem Bremskraftregelventil 40 führenden Leitung 43', und in dem anderen Druckgeber 42 ist der Druck in einem Radbremszylinder 44 wirksam. Der Druckgeber 42 dient als Fühlglied für den wirkenden Bremsdruck und bildet zusammen mit dem Sensor 5 und dem entsprechenden Teil eines Rechengeräts 114 (Fig.6) die Blockierschutzeinrichtung der Bremskraftregelanlage.

Der Druckgeber 41 dient dagegen als Sollwertgeber und stellt zusammen mit dem Weggeber 2 die lastabhängige Regeleinrichtung dar. Anstatt eines bei Fahrzeugen mit Stahltragfeder verwendeten Weggebers 2 kann bei Fahrzeugen mit einer Luttfedereinrichtung auch ein weiterer Druckschalter 45 verwendet werden.

In der F i g. 5 ist dieser eventuell verwendete Druckgeber 45 über eine strichpunktiert gezeichnete Leitung an das Rechengerät 114 angeschlossen.

Das Bremskraftregelventil 40 hat, wie die F i g. 5 erkennen läßt, folgenden Aufbau. Es hat ein Einlaßventil 46/47, dessen Sitz 46 an einer Querwand 48 im Gehäuse und dessen Schließkörper 47 an einem hohlen Stößel 49 vorgesehen ist Die Querwand 48 trennt im Ventil 40 einen Einlaßraum 50 von einem Auslaßraum 51. In diesem Auslaßraum 51 liegt ein Auslaßventil 52/53, dessen Sitz 52 am Ende des hohlen Stößels 49 vorgesehen ist Das Einlaßventil 46/47 und das Auslaßventil 52/53 bilden zusammen ein Doppelventiiglied 60. Ein Schließkörper 53 des Auslaßventils 52/53 ist mit einer Stange 54 und diese mit dem Anker 55 eines Elektromagneten 56 verbunden. Die Spule des Ankers 55 ist über die Steuerleitung 7 an das Rechengerät 114 angeschlossen. Das Innere des Stößels 49 steht mit der Außenluft in Verbindung. Die übrigen Teile des Bremssystems entsprechen denen nach der Fig. 1 und tragen die gleichen Bezugszahlen.

Das Rechengerät 114 ist im einzelnen in der Fig. 6 dargestellt und wie folgt aufgebaut:

Es hat geradeso wie die Rechengeräte 4 und 4' eine an

ίο den Sensor 3' angeschlossene Leitung 106, die über einen Verstärker 107, einen Integrator 108, zwei parallele Vergleicher 109 und 110, einen bistabilen Multivibrator 111 zu dem ODER-Gatter 105 führt. Außerdem hat das Rechengerät 114 auch eine an den Weggeber 2 angeschlossene Leitung 104, die über einen Demodulator 102 und ein Filter 103 geführt ist. Schließlich ist der Weggeber 2 ebenfalls an einen Generator 101 angeschlossen, der die als Trägerfrequenz notwendige Wechselspannung erzeugt.

Abweichend von den Rechengeräten 4 und 4' hat das Rechengerät 114 je einen mit je einer Leitung 118 bzw. 119 verbundenen Anschluß für den Sollwert-Druckgeber 41 und den Istwert-Druckgeber 42. Die Leitungen

118 und 119 sind über je einen Demodulator 120 bzw. 121 geführt und dann derart mit der Leitung 104 gekoppelt, daß die Leitung 104 zur Basis 122 eines Transistors

123 und die Leitungen 118 und 119 zu dessen Kollektor

124 bzw. Emitter 125 geführt sind. Dem mit der Leitung

119 verbundenen Emitter 125 ist ein Widerstand 126 jo vorgeschaltet, und dieser Emitter 125 liegt über einen weiteren Widerstand 127 an Masse. Hinter dem Transistor 123 ist in die Leitung 104 ein Verstärker 128 eingebaut; die Leitung 104 führt dann zu dem ODER-Gatter 105. Nach dem ODER-Gatler liegt, geradeso wie bei dem Rechengerät 4', ein Vergleicher 115, von dem eine über einen Demodulator 117 führende Leitung 116 zum induktiven Geber 39 geht. Hinter dem Vergleicher 115 liegt ein Leitungsverstärker 112, an den die zum Elektromagneten 56 führende Steuerleitung 7 angeschlossen ist.

Die Bremskraftregelanlage nach den F i g. 5 und 6 wirkt wie folgt:

Bei gelöster Bremse nehmen alle Teile die in der Zeichnung dargestellte Lage ein. Wird das Bremspedal niedergetreten, so läßt das Fußbremsventil 43 Druckmittel in den Einlaßraum 50 des Bremskraftregelventils 40 strömen. Von dort gelangt das Druckmittel über das offene Einlaßventil 46/47 in den Auslaßraum 51 und zu dem Radbremszylinder 44. Es wird gebremst. Dabei wird die Höhe des vom Bremskraftregelventil 40 überwachten Drucks abgestimmt auf die Achslast, indem der Soil wert-Druckgeber 4 ί und der Isiwcfi-Dfuekgeber42 im Zusammenwirken mit dem Weggeber 2 über das Rechengerät 114 den Elektromagneten 56 zum Ansprechen bringen. Der Magnet 56 verstellt den Auslaßventilsitz 53 und stellt damit das Doppelventilglied 60 der Belastung der Achse 1 entsprechend ein. Der Magnet 56 wird dabei so lange und so stark erregt bis die Druckgeber 41 und 42 den Druck melden, bei dem das Ventil 60

ω in Mittelstellung steht in der beide Ventile (46, 47 und 52,53) geschlossen sind. Die Regelung des eingesteuerten Bremsdrucks erfolgt strahlenförmig, d. h. von einem gewissen Bremsdruck an sind verschieden steile Bremsdruckanstiege zu erreichen. Damit ist die Lastabhängigkeit der am Rad wirkenden Bremskraft erreicht.

Sollte das Fahrzeugrad trotzdem blockieren, so spricht der Sensor 3 an. Dann wird der Bremsdruck über die Leitung 106 im Rechengerät 114 und über den Ma-

gneten 56 so vermindert, daß sich das Fahrzeugrad wieder dreht. Dabei überlagern sich die lastabhängige und
die niockierschutz-Steuerung.

Es ist noch zu bemerken, daß auch bei dieser Ausführung das Bremskraftregelventil 40 bei Ausfall der elek- 5 trischen Steuerung durchsteuerbar ist, weil die Verbindung der Räume 50 und 51 dann immer offen bleibt.
Außerdem ist es möglich, die Regelung des Bremsdrukkes als Abschneideregelung auszubilden, wenn der Sollwert-Druckgebcr 41 weggelassen wird. Dann sind von io einmal erreichten verschiedenen Bremsdrücken aus keine Drucksteigerung mehr möglich.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

15

20

35

40

45

50

55

60

65

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Bremskraftanlage für ein Kraftfahrzeug mit einem lastabhängigen Bremskraftregler und einer mit diesem zusammengebauten Blockierschutzeinrichtung und mit einem elektronischen Rechengerät, in dem über Informationsgeber eingegebene Werte über den Fahr- und Beladungszustand im Sinne einer optimalen Haftwertausnutzung ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskraftregler zur Bremsdrucküberwachung in an sich bekannter Weise mit einem Doppelventilglied ausgerüstet ist und daß ein Ventilsitz (15; 53) dieses Doppelventilgliedes {16; 60) durch einen vom Rechengerät (4; 4'; 114) gesteuerten Elektromagneten (8; 33; 56) verstellbar ist, indem dieser die Lage eines Kegelstücks (10; 30) verändert und auf dem ein mit dem Ventilsitz (15; 53) gekuppelter Stößel (14) gleitet.

2. Bremskraftregelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kegelstück (10) von einer Achse (9) des Elektromagneten (8) unmittelbar verstellbar ist, wobei der Stößel (14) senkrecht zur Achse des Elektromagneten (8) angeordnet ist

3. Bremskraftregelanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (15) des Doppelventilgliedes (16) unter Zwischenschaltung eines Magnetventils (33) mittelbar druckabhängig lageverstellbar ist (F i g. 2).

4. Bremskraftregelanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweilige Lage des Doppelventilgliedes (16, 60) durch einen induktiven Geber (39) an das Rechengerät zurückgemeldet wird (F i g. 4).

5. Bremskraftregelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fühlglied für den eingesteuerten Druck ein Istwert-Druckgeber (42) ist, der einen dem eingesteuerten Bremsdruck entsprechenden Wert an das Rechengerät (114) zurückmeldet und der zusammen mit diesem und mit dem Sensor (5) die Blockierschutzeinrichtung bildet (Fig. 6).

6. Bremskraftregelanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastabhängigkeit der Anlage durch einen Sollwert-Druckgeber (41) und einen elektrischen Weggeber (2) überwacht ist, die zusammen mit dem Rechengerät (114) die Lastregeleinrichtung bilden.

7. Bremskraftregelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Rechengerät (4, 4', 114) der Weg der Leitung (106) für den Blockierschutz gegenüber dem Weg der Leitung (104) für die lastabhängige Bremsregelung durch Potentialauswahl bevorzugt ist.