DE2131346C3

DE2131346C3 - Blockiergeschützte, druckmittelbetätigte Bremsanlage

Info

Publication number: DE2131346C3
Application number: DE19712131346
Authority: DE
Inventors: Derek Robert East-Grinstead Sussex Skoyles
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1970-06-26
Filing date: 1971-06-24
Publication date: 1982-01-07
Also published as: NL7108538A; FR2096517B1; GB1295424A; BE769013A; DE2131346A1; CA952949A; FR2096517A1; DE2131346B2; CH535149A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine biöckiergeschüiz* (e, druckmillelbetätigte Bremsanlage für Fahrzeuge gemäß demiObßrbegfiff des Patentanspruchs I,

Eine derartige Bremsanlage ist bekannt, so z, B. aus der DE-OS 19 64 819. Bei dieser bekannten Bremsanlage erfolgt im Falle eines Blockierens eines der Räder zunächst ein schneller Druckabfall in der Bremsleitung, an den sich ein weiterer verzögerter Druckabfall anschließt

Eine ähnliche Bremsanlage ist auch aus der US-PS 33 98 995 bekannt. Dabei handelt es sich um eine pneumatische Bremsanlage. Auch hierbei wird im Falle eines Blockierens der Druck in der Bremsleitung

ίο zunächst schnell und dann infolge einer Drossel langsamer, aber konstant herabgesetzt

Diese Art eines Blockierschutzes stellt jedoch einen Kompromiß dar, denn es leuchtet ein, daß Druckabnahme und Druckanstieg in der zweiten Phase bei guter Fahrbahn anders sein müssen als bei glatter Fahrbahn, mn eine optimale Bremswirkung zu erzielen.

Denn das Anfangsvolumen des Druckmediums, das bei Betätigung des Antiblockierventils durch eine Druckminderleitung abgeführt wird, muß ausreichen, um den Bremsdruck zunächst zu verringern. Während der Zeit, in der danach das Antiblockierventil weiterhin wirksam ist, wird der Bremsdruck weiterhin abnehmen, und zwar dadurch, daß der Mediumdruck an der Bremse mit einer Geschwindigkeit abnimmt, die von der Größe einer Durchströmöffnung, die durch das Antiblockierventil gesteuert wird, und vom progressiv abnehmenden Mediumdruck an der Bremse abhängig ist. Für einen bestimmten Wert de_a Mediumdrucks an der Bremse kann eine verhältnismäßig hohe Abfallgeschwindigkeit gewählt werden, so daß für eine bestimmte Dauer einer Antiblockierperiode der Bremsdruck gerade ausreichend verringert wird, so daß ein Rad, das auf einer glatten Fahrbahn abgebremst wird, wieder beschleunigen kann. Wenn jedoch eine derartige Abfallgeschwindigkeit gewählt wird, insbesondere im Falle eines Hochdruckbremssystems (beispielsweise wo der Bremsblockierungsdruck auf einer guten Fahrbahn etwa 120 kg/cm² beträgt) kann die minimale praktische Dauer der Antiblockierperiode zu gro3 sein, so daß der Mediumdruck an der Bremse daduic.'i auf einen viel niedrigeren Wert abnimmt als der. der zur Wiederbeschleunigung eines auf einer guten Fahrbahn abgebremsten Rades erforderlich ist. Danach wurden die Bremswege eines Fahrzeuges auf einer guten Fahrbahn nicht optimal sein, und zwar infolge der relativ langen Zeit, die bei jeder Antiblockierwirkung zur erneuten Druckerhöhung des Druckmediums bis an den Blockierwert erforderlich ist. Umgekehrt dürfte es einleuchten, daß bei Wahl einer niedrigen Abfallgeschwindigkeit des Mediumdruckes an der Bremse, um eine optimale Wirkung auf einer guten Fahrbahn zu erzielen, die Zeit, die erforderlich ist, den Bremsdruck genügend zu veiringern, um eine Blockierung auf einer glatten Fahrbahn zu vermeiden, zu groD sein kann, so daß ein solches System auf einer glatten Fahrbahn wertlos wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe

zugrunde, eine Bremsanlage der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sowohl bei guter wie auch bei glatter Fahrbahn eine optimale Bremswirkung erzielt wird. Dies geschieht erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale,

Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausbildung der Durchflußregelvorrichtung ergibt sich somit eine optimale Anpassung an verschiedene Fahrbahneigenschaften.

Ein Ausrührungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fi g. 1 eine schematische Darstellung einer Bremsanlage vom genannten Typ für Fahrzeuge mit einer Regelvorrichtung nach der Erfindung,

Fi g. 2,3 und 4 schematische Ausführungsformen der Regelvorrichtung,

Fig.5 Druck-Zeit-Kurven zur Erläuterung der Erfindung.

In F i g. 1 ist eine Durchflußregelvorrichtung vorgesehen, die in der DE-OS 19 64 819 beschrieben ist. Dieses System ist hydraulischer Bauart mit einer Druckquelle, die einen Hauptzylinder 2 und einen Kolben 3 enthält, der durch ein Bremspedal 4 betätigt werden kann. Die Bremsanlage enthält weiter ein Antiblockierventil 5, einen Radgeschwindigkeitsfühler 6, ein elektrisches Steuergerät 7, eine Druckregeleinheit 8 und eine Pumpe 9. Eine Bremse 10 für ein Rad 11 wird von der Bremsanlage gesteuert.

Im Betrieb der Anlage nach F i g. 1 wird für normales Bremsen Druckmedium in der Bremsleitung 12, 12a. 13 und 14 durch den Hauptzylinder 2 unter Druck gebracht und zwar in einem Ausmaß, das durch die Bremsbetätigung eines Fahrers bestimmt wird, und dies ergibt einen r> entsprechenden Bremsdruck in der Bremse 10. Neigt durch die Bremsbetätigung des Fahrers das Fahrzeug zum Schleudern und zwar, weil das Rad blockiert wird, so wird dies vom Radgeschwindigkeitsfühler 6 und dem elektrischen Steuergerät 7 festgestellt und das Antiblok- JO kierventil 5 wird wirksam. Einzelheiten der Wirkungsweise und Zusammenstellung der Elemente 5, 6 und 7 werden zum Verständnis der Erfindung nicht für notwendig gehalten, da sie allgemein bekannt sind.

Infolge der Wirkung des Antiblockierventils 5 wird fi ein Teil des Druckmediums in den Bremsleitungen 13 und 14 von der Bremse 10 in eine Druckminderleitung 15 abgeführt, wodurch der Bremsdruck verringert wird. Dieses Medium strömt durch die Durchflußregelvorrichtung 1 (deren Wirkungsweise nachstehend beschrieben wird) nach einer Kammer 16 der Druckregeleinheit 8, wo es hinter einem unter Druck einer Feder 17a stehenden Kolben 17 zugeführt wird und diesen Kolben 17. in der Zeichnung nach rechts, verschiebt, so daß ein Drosselelement 18 am Kolben 17 in die Bremsleitung 12a eintritt, wodurch der Mediurc-urom durch diese Leitung zur Bremsleitung 13 gedrosselt wird. Der Bremsdruck wird nun bis zu einem Wert verringert, der durch das Ausmaß der Verschiebung des Kolbens 17 nach rechts und folgi^:rh durch das Volumen des verdrängten Mediums bestimmt wird. Für eine normale AntiblockiTwirkung bleib' das Antiblockierventil 5 nur während der kurzen Zeit, die notwendig ist, um den Bremsdruck auf einen ausreichend niedrigen Wert abnehmen zu lassen, wirksam, so daß das Rad wieder beschleunigen kann. Wenn das Antiblockierventil 5 einmal freigegeben ist. entfernt die Pumpe 9, die Druckmedium aus der Kammer Ib der Druckregeleinheit 8 über eine Rückführung 19 zur Bremsleitung 12a zurückführt, allmählich genügend Druckmedium aus der Kammer 16, so daß der Kolben 17 durch den Federdruck in seine normale Lage zurückkehren und der Bremsdruckaufbau sich beschleunigen kann. Wie durch eine gestrichelte Linie 20 angegeben ist, kann die Pumpe 9 vorn Rad 11 angetrieben werden.

Aus der obenstehenden Beschreibung dürfte es einleuchten, daß während der Zeit, in der das Antiblockierventil 5 weiterhin wirksam ist, Druckmedium durch das Antiblockierventil 5 zur Drudcminderlel· tung 15 abgeführt wird. Die Durchflußregelvorrichtung 1 kann eine der in den F i g. 2 bis 4 dargestellten Formen haben. Die in Fig.2 dargestellte Form enthält einen Kolben 21, der unter Federvorspannung steht, und zwar von einer Feder 21a, und der entgegen dieser Federvorspannung durch den Mediumstrom, der in die Druckminderleitung 15 verdrängt wird, verschoben wird, wenn das Antiblockierventil 5 zum ersten Male wirksam wird. Diese Verschiebung des Kolbens 21 ist, in der Figur gesehen, in Abwärtsrichtung und der Effekt dieser Verschiebung ist, daß ein Drosselelement 22, das sich am Kolben 21 befindet, in einen Leitungsabschnitt 23 eintritt, der zur Kammer 16 führt Nach der Verschiebung des Kolbens 21, während welcher eine anfängliche Weile Druckmedium abgeströmt ist, was anfangs zu einer mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit stattfindenden Druckminderung an der Bremse führt, wird die Strömung des Druckmediums zur Kamrrer 16 durch das Eintreten des Drosselelements 22 in den Leitungsabschnitt 2? .ark gedrosselt, so daß das AusiTuiß des Druckabfalls ö~ der Bremse wesentlich verringert wird. Das Ausmaß des Druckabfalls an der Bremse wird auf diese Weise gesteuert, bis der Bremsdruck einen vorbestimmten Wert erreicht, bei welche τ die von dem abgeführten Medium auf den Kolben 21 ausgeübte Kraft derjenigen Kraft entspricht, die durch die Feder 21 a ausgeübt wird. Danach wird das Drosselelement 22 allmählich aus dem Leitungsabschnitt 23 zurückgezogen und zwar in cL'm Maße, in dem der Mediumdruck an der Bremse weiter abnimmt; da das Drosselelement 22 zurückgezogen wird, ändert sich die Menge des abgeführten Mediums progressiv, bis der Kolben 21 auf diese Änderung und folglich auf die Geschwindigkeit fines weiteren Druckabfalls an der Bremse keinen Einfluß mehr ausübt

Die in F i g. 3 dargestellte Regelvorrichtung ist zwischen der Druckminderleitung 15 und dem Leitungsabschnitt 23 angeordnet. Sie enthält eine Kammer 24. in der ein Regelkolben 25 frei angeordnet in. welcher Kolben unter der Vorspannung einer Feder 26 steht, die da^u dient, den Kolben 25 in der Zeichnung nach links zu drücken. Ein Drosselspalt 27 wird durch den Spalt zwischen dem Teil des Kolbens 25 mit oem größten Durchmesser und der Wand der Kammer 24 gebildet. Der Regelkolben 25 enthält einen ersten Drosselschieber 28. der als veränderliche D'ossel in dem Leitungsabschnitt 23 wirksam ist. wenn der Kolben 25 nach rechts geschoben wird, und einen zweiten Drosselschieber 29. der als veränderliche Drossel in einem hnde eines Druckausgleichskanals 30 wirksam ist. dessen anderes Ende an den Leitungsabschnitt 23 angeschlossen ist. Die Wirkungsweise dieser Regelvorrich.jng ist wie folgt:

Druckmedium, das in die Druckminderieitung 15 strömt, tritt in die Kammer 24 und fließ; über den Drosselspalt 27 am Kolben 25 entlang zum Leitungsabschnitt 23. Dieser Strom erzeugt am Kolben 25 einen Druckabfall, der eine Kraft auf den Kolben 25 erzeugt, die der durch die Feder 26 ausgeübten Kraft entgegengesetzt ist. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des abgeführten Mediums zunimmt bis zu einem Wert, bei dem der Druckabfall am Kolben 25 eine Krafi erzeugt, die größer ist als die von der Feder 26 ausgeübte Kraft, <vird der Kolben 25 nach rechts verschoben und der Drosselschieber 28 tritt in den Leitungsabschnitt 23. Danach wird die Strömungsgeschwindigkeit des Druckmediums auf einen vorgewähl-

ten konstanten Wert beschränkt, der durch die von der Feder 26 ausgeübte Kraft und durch die Abmessungen des Drosselschiebers 28 und des Leitungsabschnitts 23 bestimmt v/ird. Der Mediumdruck an der Ausgangsseite des Kolbens 25, d. h. der Druck in dem Leitungsabschnitt 23, wird über den Druckausgleichskanal 30 der Eingangsseite des Kolbens 25 zugeführt, d. h. dem Ende des Drosselschiebers 29, so daß dieser Ausgangsdruck durch einen gleichwertigen Eingangsdruck ausgeglichen wird. Die Lage des Kolbens 25 in der Kammer 24 wird also durch die vorgewählte Strömungsgeschwindigkeit des abgeführten Druckmediums bestimmt, bis die reelle Strömungsgeschwindigkeit des Druckmediums in der bruckminderleitung 15 niedriger ist als die vorgewählte Strömungsgeschwindigkeit. Die vorgewählte Strömungsgeschwindigkeit des abgeführten Druckmediums bestimmt auf diese Weise das Ausmaß des Druckabfalls an der Bremse. Wenn dieser Druck bis zu einem spannung gegen den Endanschlag 35 gedrückt wird.

Ebenso wie im Ausführungsbeispiel nach Fig.3 wird der Kolben 25' durch die Feder 26' in der Zeichnung nach links gedrückt. Abgeführtes Druckmedium strömt durch den ringförmigen Spalt um den Kolben 25' herum und verursacht auf diese Weise einen Druckabfall, der auf den Kolben 25' in einer Richtung, die der Kraft der Feder 26' entgegengesetzt ist, einwirkt. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Druckmediums den

to kritischen Wert überschreitet (entsprechend einem Wert des Mediumdfuckes an dee Bremse über dem genannten vorbestimmten Wert), wird die durch den Druckabfall am Kolben 25' entstandene Kraft die Federkraft überschreiten. Wenn dies erfolgt, wird sich der Kolben 25' nach rechts bewegen und das Ventil 31. 32 wird den Strom abgeführten Mediums drosseln. Da die Drücke auf den einander gegenüberliegenden Enden des Kolbens 25' durch den Druckausgleichkanal 34

voroesummien wen UDgeriomtiien rim, uucrsCnfciici die von der Federvorspannung auf den Kolben 25 ausgeübte Kraft die entgegengesetzt gerichtete Kraft infolge der Strömungsgeschwindigkeit des Druckmediums, so daß der Kolben 25 danach unwirksam gemacht wird.

Die Grenzbedingung, bei der der Mediumdruck an der Bremse sich auf dem genannten vorbestimmten Wert befindet, kann durch die nachfolgende Gleichung dargestellt werden:

Pl = (Px - P₂) ■
wobei
Pl

A₂) < f_s.

der vorbestimmte Wert des Mediumdruckes an der Bremse.

Pi = der Druck an der Eingangsseite des Kolbens 25,
P₂ = der Druck an der Ausgangsseite des Kolbens 25,
A\ = die Kolbenoberfläche an der Eingangsseite des

Kolbens 25,
A₂ = die Oberfläche des Endes des Drosselschiebers

29,
f_s = die von der Federvorspannung ausgeübte Kraft ist.

Die in Fig.4 dargestellte Regelvorrichtung entspricht, was ihre Wirkungsweise anbelangt, der nach Fig.3, weicht jedoch in bestimmten konstruktiven Einzelheiten davon ab. Insbesondere hat der Kolben 25' in Fig.4 keinen Drosselschieber, sondern ist stattdessen derart gebildet, daß ein Ventilsitz 31 zwischen einem abgeschrägten Rand 32 des genannten Kolbens und einer Kante 33, die in der Kammer 24' gebildet ist, entsteht. Statt <tes Druckausgleichskanals 30 ist ein Druckausgleichskanal 34 im Kolben 25' zwischen einander gegenüberliegenden Enden desselben vorgesehen. Ein Endanschlag 35 in der Kammer 24' für den Kolben 25' ist mit einem Schlitz 36 versehen, der dazu dient, einen Abschluß des Druckausgleichskanals 34 zu vermeiden, wenn der Kolben 25' durch seine Federvor-2ö Druckabfalls infolge der Drosselung des abgeführten Mediumstromes die Feder 26' versuchen, den Kolben 25' nach links zu drücken. Dies verursacht eine Zunahme der Geschwindigkeit des abgeführten Mediumstromes und folglich des Druckabfalls am Kolben 25', so daß

letzterer wieder nach rechts gedrückt wird; dieser Ablauf wiederholt sich, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist. in dem die Strömungsgeschwindigkeit des abgeführten Druckmediums sich auf dem vorgewählten konstanten Wert befindet.

Fig.5 zeigt eine Druck-Zeit-Kurve, die den Effekt darstellt, den die Regelvorrichtung nach den F i g. 3 und 4 auf die Abfallgeschwindigkeh des Mediumdruckes an der Bremse ausübt. Die Kurve A zeigt einen exponentiell Verlauf der Abfallgeschwindigkeit, der

ohne Regelvorrichtung erzielt wird. Die Kurve B zeigt den Verlauf der Abfallgeschwindigkeit, der mit der Regelvorrichtung erhalten wird. Wie aus der Figur hervorgeht, verläuft die letztgenannte Abfallgeschwindigkeit viel langsamer und praktisch linear für hohe Anfangswerte des Druckes - im Gegensatz zum Verlauf der Abfallgeschwindigkeit für entsprechende Werte des Druckes in Kurve A. Für geringe Drücke, unter einem vorbestimmten Wert Pl. sind die Abfallgeschwindigkeiten in den zwei Kurven annähernd gleich.

Die Kurve B verläuft praktisch linear bis zum vorbestimmten Wert.

Die Regelvorrichtung kann auch zwischen dem Antiblockierventil 5 und der Bremse 10 statt an der anderen Seite des Antiblockierventils, wie dargestellt.

so angeordnet werden, sofern es sich an derjenigen Seite des Antiblockierventils befindet, die bei der Verbindung der Bremsleitungen 13 und 14 liegt Der Verbindungsteil 14' bildet einen unwirksamen Teil der Druckminderleitung, durch den das Druckmedium, das von der Bremse

abgeführt wird, fließt, wenn das Antiblockierventil 5 betätigt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Blockiergeschützte, druckmittelbetätigte Bremsanlage für Fahrzeuge mit

a) einer vom Fahrer betätigbaren Druckquelle und einer zur Radbremse führenden Bremsleitung,

b) einer mit der Bremsleitung verbundenen Druckregeleinheit, die eine Kammer mit einem federbelasteten Kolben aufweist und die den Durchfluß in der Bremsleitung beeinflußt,

c) einer von der Bremsleitung abzweigenden Druckminderleitung, die von einem auf das Drehzahlverhalten eines Rades ansprechenden Antiblockierventil gesteuert wird und in die Kammer der Druckregeleinheit mündet,

d) einer an diese Kammer angeschlossenen Pumpe, die in eine zur Bremsleitung laufende Rückführleitung fördert, und

e) einer in die Druckminderleitung eingeschalteten Dufdiflußregelvorrichtung, die einen, in einer Kammer gelagerten, durch eine Feder belasteten Regelkolben enthält, dessen Umfang mit der Wand der Kammer einen unveränderlichen Drosselspalt bildet, wobei

f) der Regelkolben unter Einfluß des durch die Druckmindcrleitung strömenden Druckmittels entgegen der Feder verschiebbar ist und so den austrittseitigen Leitungsabschnitt der Druckminderleitung steuert,

dadurch gekennzeichnet, daß

g) die Durchflußregelvorrichtung (1) eine am Regelkolben (25, 25') angeordnete, veränderliche Drossel (28,32) und einer· Druckausgleichskanal (30,34) aufweist, der die beiden Seiten des Regelkolbens (25, 25') unter Umgehung der veränderlichen Drossel (28, 32) verbindet, wobei die veränderliche Drossel (28, 32) erst nach einem anfänglichen Hub des Regelkolbens (25, 25a) zur Wirkung kommt und dann den weiteren Durchfluß durch die Druckminderleitung (14'. 15,23) steuert.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Drossel als mit dem austrittsseitigen Leitungsabschnitt (23) zusammenwirkender Drosselschieber (28) ausgebildet ist und daß der Druckausgleichskanal (30) den austrittsseitigen Leitungsabschnitt (23) verbindet mit einem zweiten Drosselschieber (29), welcher am eintrittsseitigen Fnde des Regelkolbens (25) angeordnet ist und welcher mit dem Druckausgleichskanal (30) zusammenwirkt.

3. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderliche Drossel als Ventilkörper (32) ausgebildet ist, der mit einem Ventilsitz (31) in der Kammer (24') zusammenwirkt, und daß der Druckausgleichskanal (34) im Regelkolben (25') angebracht ist und die beiden Enden des Regelkoibens (25') verbindet.