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Vorrichtung zur Antiblockierregelung insbesondere au Kraftfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Antiblockierregelung insbesondere
an Kraftfahrzeugen, bei der der Bremsdruck in den Radzylindorn entsprechend den
Worten einer laufend gemessenden Regelgröße durch Schalten von Einlaß- und Auslaßventile
beeinflußt wird, Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind bekannt, dabei ist
in die die vom Hauptzylinder der Bremsanlage gebildete Druckmittelquelle mit dem
Radbremszylinder verbindende Druckmittelleitung.
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ein Einlaßventil eingeschaltet, das in Ruhestellung offen ist und
so einen Druckaufbau vom Hauptzylinder hor im Radbremszylinder ermöglichte Außerdem
ist eine zwischon Einlaßventil und Radbremszylinder abgehende Niederdruckleitung
vorgesehen, die zliiu Reservebehalter führt und in die ein in Ruhestellung geschlossenes
Auslaßventil eingeschaltet ist. Diese Ventile sind entsprechend don Werten einer
laufend gemessenen Regelgröße, die häufig durch die Raddrehverzögerung bzw. Raddrehbeschleunigung
gebildet wird, schaltbar. Bei überschreiten eines bestimmten Wertes der Raddrehverzögerung
schließt das Einlaßventil und öffnet das Auslaßventil, so daß der in den Radbremszylinder
eingebrachte, Überhöhte Uremsdruck der sonst zum Blockieren des Rades führen würde,
sich in den Reservebehälter entspannen karin.
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Bei Überschreiten eines bestimmten Wertes der Raddrehverzögerung bzw.
bei Erreichen einer bestimmten Wiederbeschleunigung werden Auslaßventil und Einlaßventil
in ihre Ausgangsstellung zurückgeschaltet
und ein neuer Regelzyklus
kann beginnen.
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Gemäß verschledenen bekannt gewordenen Vorschlägen können Einlaß-
uwl Auslaß@ ventil ln Abhängigkeit verschiedener Werte der Regelgröße überlappend
schaltbar sein, um so einen günstigen Druckverlauf wäb@end eines Regelzyklus zu
erreichen. Der Druck wird beispielsweise zwischen Druckabbau und erneutem Druckaufbau
für kurze Zeit konstant gehalten, wodurch sich die dem System eigene Trägheit nicht
so nachteilig auswLrkt und die Druckschwankungen weniger abrupt werden.
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Biu entscheidender Nachteil dieser Vorriehtuslgen ist, daß während
eines jeden Regelzyklus ein gewisses Quantum an Bremsflüssigkeit aus der Bremsleitung
in den Reservebehälter abgelas 'sen werden muß, das zunächst fiir dieseii Bremsvorgang
verloren wäre, so daß bei mehreren unmittelbar aufeinanderfolgenden Regelzyklen
während einer Bremsung Mängel auftreten würden, insbesondere der Hauptzylinderkolben
sich immer weiter bewegen müßte, um den nötigen Bremsdruck aufzubringen, und die
Gefahr bestünde, daß schließlich der Kolben auf Anschlag liefe.
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Bis jetzt sind derartige Gleitschutzeinrichtungen nur bi Verbindung
mit Pompenbremsen verwendet worden. Bei diesen Bremssystemen ist eine Pumpe ständig
in Betrieb und hält einen Druckmittelkreislauf aufrecht. Von dem Kreislauf wird
mittels einer Ventilanordnung ein größerer oder kleinerer Teil abgezweigt und den
Bremsen zugeführt. Infolgedessen hat das Ablassen von Bremsflüssigekeit aus der
zu den Radbremszylindern führenden Hauptbremsleitung keine nachteiligen Folgen.
Von Nachteil ist, daß durch den ständigen Betrieb einer Pumpe ein erheblicher zusätzlicher
Energieverbrauch stattfindet.
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Die dentsche Offenlegungsschrift 1 555 600 schlägt eine Vorrichtung
vor, die es ermöglichen soll, diese Art Gleitschutzeinrichtungen
auch
bei einfachen hydraulischen Bremsen einzusetzen, die mit vom Fahrer direkt betätigten
Hauptbromszylindern oder mit pncumatischen Bremsverstärkern arbeiten. Diese Anordnung
sieht vor, daß kurz vor dem gefährlichen Aussetzen der Bremswirkung das weitere
Ablassen von Bremsflüssigkeit verhindert wird, indem im Stromkreis einer elektrisch
betätigten Gleitschutzeinrichtung ein Kontakt vorgesehen ist, wolcher abhängig von
der 5 tellung der Kraftübertragungsglieder aber unabhängig vom Bremsdruck betätigbar
ist.
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Durch dieselbe Offenlegungsschrift 1 555 600 wird vorges:hlagen, eine
Speicherkammer vorzusehen, deren Volumen etwas kleiner ist, als die der Bremsbetätigung
eigentümliche Volumenreserve und die über ein Rückschlagventil mit der Einlaßleitung
verbunden idt.
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Die Speicherkammer ninunt; die bei der Bremsdruckregelung aus der
Bremse abfließende Menge Drucköl auf. Infolge der vorgenannten Bemessung der Speicherkammer
füllt sich diese, bevor der Bremsdruck aussetzt . Kann die Speicherkammer kein Volumen
mehr aufS nehmen, ist die Wirkung der Gleitschutzeinrichtung aufgehoben.
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Geht der Druck am Hauptzylinderkolben zurück, öffnet das Rückschlagventil
der Speicherkammer in den Hauptkreis.
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Die beiden vorgenanuten Lösungen haben den entscheidenden Nachteil,
daß die Kraftübertragungsglieder während einer geregelt;en Bremsung den Weg bis
kurz vor den Anschlag zurücklegen müssen, der Fahrer die Fußkraft also ständig steigern
muß und daß außerdem schließlich die Gleitschutzeinrichtung außer Betrieb gesetzt
wird.
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Auch treten bei solchen Anordnungen während des Schaltens Undichtigkeiten
auf, die einen nicht zu vernachlässigenden Unsicherheitsfaktor darstellen, da auch
dabei Druclcmittel für den Bremsvorgang verloren geht.
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Die deutsche Offenlegungsschrift 1 501 477 schlägt zur Lösung des
Problems eine Vorrichtung vor1 in der ein 3/2-Wegeventil in Ruhestellung den Radbremszylinder
mit dem TIauptzylinder und in Schaltstellung den Radbremszylinder über ein zweites
3/2-Wegeventil (dieses in Ruhestellung) mit dem Reservebehälter verbindet. In Schaltstellung
beider Ve=ilc ist der Radbremszylinder mit einem Druckmittelspeicher verbunden.
Der Regler der Anlage schaltet nur beim erstmaligen Auftreten des kritischen Verzögerungswerted
das erste@ Ventil in Schaltstellung und hält es in dieser Stellung während des gesamten
folgenden Regelvorgangs. Der Druck im Radbremszylinder entspannt sich durch beide
Ventile in den Reservebehälter. Wird im Regler registriert, daß das Rad wieder ausreichend
an @eschwindigkeit gewonnen hat, so schaltet er das zweite Ventil in Schaltstellung
und neuer Bremsdruck baut sich, eventuell durch zusätzliche Mittel verzögert, aus
dem Druckmittelspeicher im Radbremszylinder auf.
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Die folgenden Regelzyklen des gesamten Regelvorgangs werden nur durch
Schalten des zweiten 3/2-Vegeventils bewerkstelligt, bidom sein Einlaß abwech.selnd
und der Regel größe entsprechend mit dem Re servebehälter und dem Druckmittelspeicher
verbunden wird.
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Erst mit Beendigung des Bremsvorgangs kehrt auch das erste 3/2-Wegeventil
in Ausgangsstellung zurück und stellt die Verbindung zwischen Hauptzylinder und
Radbremszylinder wieder her.
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Nachteilig Än dieser Vorrichtung ist, daß keine Zwischenstellung zwischen
Druckaufbau und Druckabbau im Radbremszylinder möglich ist. Eine Regelphase, in
der der Druck kurzzeitig auf einem Zwischenwert konstant gehalten wird, ist nicht
möglich. Der Radbremszylinder wird bei jedem Regelzyklus nach der Trennung vom Druckmittel
speicher sofort mit dem Reservebehälter verbunden und umgekehrt. Dadurch wirk-c
sich die dem Bremssystem innewohnende Trägheit ungünstig aus, der Bremsdruck wird
jedesmal
auf einen viel niedrigeren Wert als notwendig abgesenkt
und weit über den günstigsten Wert erhöht. Dies hat zur Folge, daß eine hhe Anzahl
von Regelzyklen pro Zeiteinheit notwendig wird, die erwünschte Verkürzung des Bremsweges
verringert wird und unangenehme Rüttelbewegungen am Fahrzeug auftreten, die eventuell
Resonanzschwingungen hervorrufen.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Antiblockierregelung
der eingangs genannten Art, zu schaffen, die die erwahnten Nachteile nicht aufweist.
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Erfindungsgeinäß wird dies dadurch erreicht, daß in die Druck mittelleitung
zwischen Hauptzylinder und Radbremszylinder ein in Ruhestellung geöffnetes Sperrventll,
in eine zwischen Sperrventil und Radbremszylinder abgehende, in einen Druckspeicher
filhrende Abzweigung der Druckmittelleitung ein in Ruhestellung geschlossenes Einlaßventil
und in eine zwischen Sperrventil und Radbremszylinder abgehende, zu einem Reservebehälter
führende Abzweigung der Druckmittelleitung ein in Ruhestellung geschlossenes Auslaßventil
eingeschaltet sind und daß diese Ventile einzeln durch in einem Regler in Abhängigkeit
der laufend gemessenen Regelgröße erarbeitete Ausgangssignale betätigbar sind.
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Das Sperrventil ist bei Auftreten eines bestimmten kritischen Wertes
dor Regelgröße für unbestimmte Zeit inden geschlossenen Schaltzustand schaltbar,
das Auslaßventil ist bei Auftreten desselben kritischen Wertes der Regelgröße für
seine bestimmte Zeitspanne t1 in den goöffneten Schaltzustand schaltbar, und das
Einlaßventil ist nach Auftreten desselben kritischen Wertes der Regelgröße um eine
bestimmte Zeitspanne tl + t2 verzögert in den geöffneten Schaltzustand schaltbar
und bei erneutem Auftreten desselben kritischen Wertes der Regelgröße wieder in
die geschlossene Ruhestellung schaltbar.
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Die Öffnungszeit t1 des Auslaßventils ist durch ein Zeitglied der
Zeitkonstanten t1 und die Verzögerungszeit t1 + t2 des Einlaßventils ist durch ein
Verzögerungsglied im Regler bestimmt.
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Das Verzögerungsglied des Einlaßventils läuft bci Auftreten des kritischen
Wertes der Regelgröße an, seine Zeitkonstante ist t + t2.
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Das Verzögerungsglied des Einlaßventils kann auch bei Rückkehr des
Auslaßventils in Ruhestellung nach der Zeitspanne t1 anlaufen, seine Zeitkonstante
ist damA t2.
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Sperrventil und Einlaßventil sind nach Ablauf einer Zeitspanne t vom
letzten Auftreten des kritischen Wertes der Regelgröße, die größer ist als t1 +
t 2 + t3 in den RuhezustanJ schaltbar, wobei t3 die maximal angesetzte bffnungszeit
des Einlaßventils pro Regelzyklus ist.
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Das Sperrventil ist durch ein in Richtung auf den Hauptzylinder öffnendes
Rückschlagventil überbrückt.
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In die Abzweigung zwischen Drucanittelleitung und Druckmittelspeicher
ist eine Drossel eingeschaltet.
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Die Erfindung wird in ihren wesentlichen Punkten anhand der anhängenden
Zeichnungen näher erläuert; es sei darauf ausdrücklich hingewiesen, daß es sich
dabei um eine Prinzipdarstellung handelt und weitere Ausführungsformen möglich sind,
ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.
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Fig. 1 zeigt das Schema einer erfindungsgemäßen Bremsanlage Fig. 2
zeigt in einem Diagramm den Druckverlauf im Radbromszylinder
während
eines Regelvorgangs und die zugehörigen Schaltzustände der vorgeschenen Ventile.
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Im Schema der Fig. 1 ist der Hauptzylinder 1 einer Bremsanlage mit
Reservebehälter und Bremspedal dargestellt von ihm aus führt die Druckmittelleitung
2 zum Radb@emszylinder der Radbremse 3. In die Druckmittelleitung 2 eingeschaltet
ist ein Sperrventil 4,das in Ruhestellung geöffnet ist, es ist durch ein in Richtung
auf den Hauptzylinder 1 öffnendes Rückschlagventil 5 überbrückt. Von der Druckmittelleitung
2 gehen zwischen Radbremszylinder und Sperrventil 4 zwei Abzweigungen 6 und 7 ab.
Die eine Abzweigung 6 ftilirt über ein Auslaßventil 8, das in Ruhestellung geschlossen
ist, zum Reservebehälter 9 dieser ist mit dem am Hauptzylinder befindlicllen identisch,
die getrennte Darstellung erfolgte aus rein zeichentechnischen Gründen. Die zweite
Abzweigung 7 von der Druckmittelleitung 2 führ t: über ein in Ruhestellung geschl.ossenes
Efillaßvcntil 10 zu einem Druckspeicher 11. Zwischen das Einlaßventil 10 und den
Verbindungspunkt der Abzweigung 7 mit der Druckmittelleitung 2 ist vorzugsweise
eine Drossel 12 eingeschaltet, auch in die Abzweigung 6 kann zwischen Druckmittelleitung
2 und Auslaßvcntii 8 einR Drossel eingeschaltet sein Einlaßventil 10 und Auslaßventil
8 sind dann in ihren Dimensionen vorzugsweise als Drosseln ausgebildet. Die Ventile
sind vorzugsweise elektromagnetisch zu betätigende Ventile und werden durch Steuersignale,
die der Regler 13 in Abhängigkeit vom Meßwert der Regelgröße liefert unabhängig
voneinander geschaltet0 Bei Brcmsbeginn befinden sich alle Ventile in ihrer Ruhestellung
und der Fahrer kann über das Pedal vom Hauptzylinder 1 aus Druck im Radbremszylinder
3 aufbauen. Der am Rad angeordnete Meßfühler 14 mißt fortlaufend die Raddrehverzögerung
und gibt diese an den Regler 13 weitor, der die Information zu Betätigungssignalen
verarbeitet.
, Der- Druck im Bremskreis steigt zunächst gomäß dem Druckdiagramm in Fig. 2 bis
im Regler 13 das Ul)erschrciten eines kritischen Verzögerungswertes registriert
wird und der Regler 13 je ein Betätigungssignal an das Sperrventil 4 und das Auslaßventil
8 abgibt. In Figur 2 ist durch den Linienzug 20 der Schaltvorgang des Sperrventils
4, durch den Linienzug 21 der Schaltvorgang des Auslaßventils 8 und durch den Linienzug
22 der Schaltvorgang des Einlaßvenils 10 veranschaulicht und zwar in Übereinstimmung
mit dem Verlauf der Kurve im Druclcdiagramm. Wie schon erwähnt, erhalten das Sperrventil
4 und das Auslaßventil 8 vom Regler 13 das Betätigungssignal sobald eine kritische
Verzögerung erreicht ist und bei.e nehmen ihre Schaltstellung ein, das bedeutet,
die Verbindung zwischen Radbremszylinder 3 und Hauptzylinder 1 wird unterbrochen
und der Druck im mit- dem Radbremszylinder 3 verbundenen Abschnitt der Druckmittelleitung
2 entspannt sich in den Reservebehälter 9. Das Sperrventil 4 wird durch ein lIalteglied
im Regler 14 während des gesamten folgenden Regelvorgangs geschlossen gehalten (siehe
Linienzug 20 in Fig. 2), der Erregerstrom für das Auslaßventil 8 ist durch ein Zeitglied
begrenzt. Während der Zeitspanne t1, während der das Auslaßventil 8 erregt ist,
sinlct der Druck im Radbremszylinder 3 ah, danach kehrt das Auslaßventil 8 in seine
Ruhestellung zuruck,und der Druck bleibt zunächst konstant auf dem niedrigen Wert.
Nach einer weiteren Zeitspanne t2 gibt der Regler 13 z. B. durch die Wirkung eines
mit Auftreten des kritischen Verzbgerungswertes oder mit Schließen des Auslaßventils
angelaufenen Verzögerungsgliedes ein Betätigungssignal an das Einlaßventil 10 ab,
dieses nimmt seine Schaltstellung ein und verbindet den Radbremszylinder 3 mit dem
Druckspeicher ii, so daß der Bremsdruck erneut ansteigt.
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Dieser Drucltansticg wird vorzugsweise durch eine in die Speicherleitung
eingeschaltete Drossel 12 verzögert, um ein zu abruptes Anlegen der Bremsbacken
in der Radbremse zu vermeiden. Während
der Zeitspanne t;3 steigt
also der Druck im Radbremszylinder wieder und erreicht schließlich den Wert, bei
dem wieder die kritische Verzögerung an dem Rad auftritt; der Erregerstrom des Einlaßventils
10 wird unterbrochen und gleichzeitig läuft dessen Verzögerungsglied im Regler 13
wieder an, das Sperr ventil 4 ist noch vom ersteii Schaltpunkt her geschlossen und
das Auslaßventil 8 wird aufs leute betätigt, so daß wieder Druckmittel aus dem Radbremszylinder
in den Reservebehälter 9 abflioßen kann unddamit ein neuer Regelzyklus beginnt.
Auf diese Weise wird der Bremsdruck im Radbremszyltnder während des gesamten Bremsvorgangs
im Bereich eines günstigen Druckbereichs, der kein Blockieren dr Räder hervorruft,
gel)altcn, auch wenn der Fahrer gemäß dem strichlierten Linienzug im Druckdiagramm
der Fig. 2 den Druck vom Hauptzylinder aus noch erhöht.
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Wünscht der Fahrer den Bremsvorgang oder nur den Regelvorgang zu beenden,
so reduziert er den Druck im Hauptzylinder 1. Dadurch entsteht eine Druckdifferenz
in den beiden durch das Sperrventil 4 voneinander getrennten Abschnitten der -Druckinittelleitung
2, die sich über das Rückschlagventil 5 ausgleichen kann.
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Infolge des sinkenden Druckes auch im mit dem Radbremszylinder verbundenen
Absclusitt der Druckmittelleitung 2 erreicht das Rad den kritischen Verzögerungswert
nicht mehr. Wenn nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne im Regler 13 dieser kritische
Verzögerungswert nicht mehr registriert wurde, wird der Erregerstrom aller Ventile
einschließlich des Sperrventils 4 unterbrochen und sämtliche Ventile kehren in ihre
Ruhestellung zurück.
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Auch wenn der Fahrer gerade während der Druckaufbauphase eines Regel
zyklus den Ilauptzylinderdruck vermindert, wird ein Teil des vom Druckspeicher 11
über das geöffnete Einlaßventil 10 in die Druckmittelleitung 2 eingespeisten Druckes
über das Rückschlagventil 5 in den Jlauptzylinder 1 und von dort eventuell in den
Reservebehälter
9 entweichen, so daß der Druck, der die kritische Verzögerung verursacht, im Radbremszylinder
nicht aufgebaut werden kann und so nach Ablauf der oben erwähnten Zeitspanne tx
in Figur 2 alle Ventile in ihre Ruhestellung zurückkehren und die Bremsen wieder
vom Hauptzylinder aus betätigbar sind.
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Wie oben boschrieben ist der Einsatzpunkt des Druckabbaus jedes Regelzyklus
bei dieser Antiblockiervorrichtung abhängig von einem kritischen Verzögerungswert,
während die Phase des Konstanthaltens des Druckes und des erneuten Druckaufbaus
abhängig von Zeitgliedern des Reglers einsetzen.
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Mit der Erfindung wurde eine einfache, preiswerte, sicher arbeiwende
Antiblockiervorrichtung geschaffen, bei dor keine Druck mittelverluste, die die
Funktionsfähigkeit der Bremsanlage in Frage stellen, auftreten. Auf eine ständig
lauf ende Rückfördorpumpe kann verzichtet werden. Durch die Auslegung des Reglers
ist ein möglichst günstiger Druckverlauf zu erzielen. Plötzliche Reibwertschwankungen
werden durch das verzögerungsabhängige Einsetzen des @ruckabbaus berücksichtigt.