DE2138168A1

DE2138168A1 - Elektropneumatische Steuereinrichtung

Info

Publication number: DE2138168A1
Application number: DE19712138168
Authority: DE
Inventors: Marco; Anselmino Giovanni; Turin Peruglia (Italien). P B60t 8-02
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-02-26
Filing date: 1971-07-30
Publication date: 1972-09-07
Also published as: FR2126163A1; FR2126163B1; DE2138168C3; DE2138168B2; GB1356167A; US3749125A

Description

Beschreibung , M 8817

zum Patentgesuch

der Firma FIAT Societa per Azioni, Turin / ITALIEN,

betreffend

ELEKTROPNEUMATISCHE STEUEREINRICHTUNG

PRIORITÄT: 26. Februar 1971 - ITALIEN

Die Erfindung betrifft eine elektropneumatische Steuereinrichtung zur Steuerung der Änderung eines pneumatischen Druckes mit der Zeit, die insbesondere zur Steuerung der Bremsdruckmodulation in pneumatischen Schleudersicherheits-Kraftfahrzeugbremssystemen geeignet ist.

Schleudersichere Bremssysteme der erwähnten Art sind bereits bekannt und umfassen ein Steuersystem, welches Steuersignale liefert, um eine Bremsbetätigungsgruppe in Abhängigkeit von den abgefühlten dynamischen Bedingungen eines oder mehrerer Fahrzeugräder zu betätigen oder freizugeben.

Ein Nachteil derartiger bekannter Schleüdersicherheits-Bremssysteme ist die schnelle und übermässige Veränderung des Bremsdruckes, der während der Bremsbetätigungs- und Bremsfreigabe-Phasen jedes Schleudersicherheits-Bremszyklus an den Bremsbetätigern liegt. Dies bewirkt eine unsichere Beeinflussung des Fahrzeuges während des Bremsens und eine Verschlechterung des Gesamtbremswirkungsgrades mit möglichen gefährlichen Rückwirkungen in der Steuercharakteristik des.Fahrzeuges.

Ein anderer Nachteil, welcher besonders bei Momentbremsung eintritt, liegt in der Schwierigkeit der Anpassung der mechanisch arbeitenden Teile des Bremssystems an die durch elektrische Steuerschaltungen aufgeprägten Bedingungen, welche allgemein von Signalen abhängig sind,

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die von elektronischen Einrichtungen abgenommen werden, und welche somit eine ziemlich hohe AnderungBgeschwindigkeit aufweisen. Die Spannungsimpulse, welche den Bremsbetätigern oder deren Steuerelementen, beispielsweise elektrisch gesteuerten Ventilen zugeführt werden, bewirken kein unmittelbares Ansprechen der mechanischen Teile des Systems, welche infolge ihrer Trägheit nicht im Sinne des Ansprechens auf eine Aufeinanderfolge von Kommandosignalen mit einer größeren Frequenz als eine gegebene Antwort-Grenzfrequenz voreingestellt werden können.

Daher ist anzustreben, sowohl die Veränderung des Bremsdruckes während der vorangehend erwähnten Bremsungs- und Bremsfreigabephasen der schleudersicheren Bremsung als auch die Geschwindigkeit dieser Änderung W zu begrenzen, insbesondere im Hinblick auf die Erzielung eines glatten Bremsvorganges, welcher nicht die vorangehend erwähnten Nachteile aufweist.

Es sind bereits nicht zum Stande der Technik gehörige Vorschläge nach den Patentanmeldungen ... (ital. Patentanmeldung 67IO9-A/7O und 71335-A/70) bekannt, welche schleudersichere Bremssysteme mit zwei Betriebsarten beschreiben, die sowohl zur Bremsung auf einer schlüpfrigen Oberfläche als auch auf einer trockenen Oberfläche geeignet sind, wobei eine Unterscheidung zwischen den beiden Betriebsarten auf einem Grenzwert der Unterscheidung des Bremsdruckes beruht, bei welchem das Schleudersicherheitssystem sich einschaltet.

Aus den vorangehend erwähnten, nicht zum Stande der Technik gehörigen Vorschlägen ergeben sich schleudersichere Bremssysteme, bei welchen der Druckänderungswert im Augenblick des Nachlassens der Bremsung nicht durch das Erreichen des tatsächlichen Bremsdruckes bedingt ist und innerhalb Grenzen gehalten wird, um die vorangehend erwähnten Nachteile zu vermindern. Diese Systeme vermeiden jedoch nicht den Nachteil, welcher durch die Schnelligkeit des Bremsdruckabfalles bedingt ist, der kein angemessenes schnelles Ansprechen auf der Seite der Bremsglieder erzeugt.

Andererseits ist es zur Bremsung unter normalen nidtschleudernden Bedingungen des Rades günstig, wenn der Bremsdruck auf Wunsch mit einer be-

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stimmten Geschwindigkeit ohne Störung steigt.

Ein Hauptzweck der Erfindung ist die Schaffung einer elektropneumatischen Steuereinrichtung zur Sicherstellung einer ausreichend langen Periode für eine Steigerung des Bremsdruckes, um das Ansprechen der mechanischen Bremsglieder zu verbessern, um hierbei dem Bestreben des Fahrzeuges zum Ausbrechen zu widerstehen.

Weiterer Zweck der Erfindung ist die Ermöglichung einer Steigerung des Bremsdruckes mit einer stetig schnellen Geschwindigkeit beim Nichtvorliegen irgendeines Einwirkens seitens des Schleudersicherheits-Steuersystems.

Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Steuereinrichtung, welche keine geeichten Federn aufweist und daher eine schnelle und exakte Funktionsweise sicherstellt, unabhängig von plastischen oder anderen Verzerrungen.

Die Erfindung schafft eine elektropneumatische Steuereinrichtung zur Anwendung bei Kraftfahrzeug-Schleudersicherheits-Bremssyetemen mit einem Einlaßdurchtritt zur Verbindung mit einer Pneumatikdruckquelle, einem Abgabedurchtritt zur Verbindung mit einem Arbeitszylinder und einem Abgabedurchtritt zur Verbindung mit einem Abgabeelement. Das System ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung folgende Vereinigung von Merkmalen aufweist:

a) Ein erstes Zweiwege-Zweistellungs-Magnetventil, das normalerweise offen ist und eine Kammer zwischen dem Einlaßdurchtritt sowie dem Abgabedurchtritt aufweist, eine Einrichtung in der Kammer, welche normalerweise im Sinne der Ermöglichung eines Fluiddurchtrittes in beiden Richtungen und zur Aufnahme des Flusses durch dieKammer bei Erregung des Elektromagneten des ersten Ventiles ausgebildet ist,wobei ein schwimmender Ventilkörper vorgesehen ist, der an entgegengesetzten Flächen entsprechende Abdichtelemente von unterschiedlichen Flächenbereichen in solcher Anordnung aufweist, daß die Axialstellung des Ventilkörpers in der Kammer durch die relativen Drücke an den beiden abdichtenden Elementen bestimmt ist, von denen eines mit einem beweglichen Ringsitz und das andere mit einem festen Ringventilsitz zusammenwirkt,

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wobei der Ventilkörper eine Strömung von Fluid von dem Einlaßdurchtritt zu dem Abgabedurchtritt über einen ersten Durchlaß in einer ersten Stellung des Ventilkörpers und mittels eines zweiten Durchlasses in einer zweiten Stellung des Ventilkörpers ermöglicht, und b) ein Zweiwege-Zweistellungs-Magnetventil, das normalerweise geschlossen ist und bei Öffnung zur Ermöglichung einer in einer Richtung erfolgenden Fluidströmung von dem Abgabedurchtritt zu dem Ablaßdurchtritt ausgebildet ist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen elektropneumatischen Steuereinrichtung in Schnittdarstellung,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schleudersicherheits-Bremsßystems einschließlich der Steuereinrichtung gemäß Fig. 1 in schematischer Darstellung,

Fig. 3 die Änderung des den Bremszylindern zugeführten Druckes als Funktion der Zeit bei Anwendung der Differential-Steuereinrichtung in Schaubilddarstellung,

Fig. k die Änderung des den Bremszylindern zugeführten Druckes unter Verwendung eines normalen elektropneumatischen Magnetventils als Steuereinrichtung in Schaubilddarstellung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein Betätigungsmagnet 1 eines normalerweise offenen ersten Zweistellungs-Magnetventils einen ersten Kolben 2, welcher axial innerhalb eines in einem Block 10 der Steuereinrichtung ausgebildeten Zylinders 3 frei axial beweglich ist. Der Kolben 2 ist in Blickrichtung von Fig. 1 nach links durch die Bewegung eines Kernes des Magneten 1 beweglich, der mit einem Ring kZ aus elastischem Material beispielsweise au6 Gummi, versehen ist, welcher sich gegen den Kolben

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anlegt. In einem Stück mit dem Kolben 2 ist ein Kolben k ausgebildet, welcher mit dem Kolben 2 zwei Kammern 5» 6 in dem Zylinder 3 festlegt, die voneinander durch eine elastische Dichtmembrane 7 getrennt sind, wobei die beiden Kammern 5i 6 miteinander über einen Durchlauf 2a mit dem Kolben 2 in Verbindung stehen. Die axiale Stellung der Kolben 2, *f ist durch den Magneten 1 sowie durch den in der Kammer 6 vorherrschenden Druck festgelegt. Ein Einlaßdurchtritt 11 steht mit der Kammer 6 in Verbindung.

Ein Ventilkörper 8, der koaxial zu den Kolben 2, k verläuft, ist axial innerhalb eines koaxialen Hemdteiles frei beweglich, das in einem Stück mit dem Kolben 4 ausgebildet ist, wobei die Stellung des Ventilkörpers ausschließlich von der Stellung des Kolbens 2 und dem Druck in der Kammer 6 abhängt. Eine weiche Feder 9 wirkt auf den Ventilkörper ein, wobei dieser leicht gegen den Kolben k gedrückt wird; die Feder 9 dient lediglich zur Einstellung des Ventilkörpers 8.

Der Ventilkörper 8 ist an seinen entgegengesetzten Flächen mit zwei elastischen Dichtelementen 8b, 8c versehen, welche zur entsprechenden Abdichtung gegen unterschiedliche entsprechende Bereiche bestimmt ist, die durch eine Fläche ka des Kolbens k und eine ringförmige Wandung 10a festgelegt sind, welche in dem Block 10 ausgebildet ist. Der Block 10 ist mit einem inneren Kanal 12 versehen, welcher sich in die Kammer 6 über eine Öffnung 13 öffnet, die durch die Wandung 10a umgeben wird, welche als fester Ringventilsitz wirkt.

Der Ventilkörper 8 weist eine Axialbohrung 8d auf, welche den Einlaßdurchtritt 11 in dem Block 10 in Verbindung mit dem inneren Durchtritt 12 bringt, wenn der Ventilkörper 8 gegenüber der Wandung 10a abgedichtet ist.

Der Kolben 2 ist mit einer zentralen, axial verlaufenden Kammer versehen, in welcher eine bewegliche Kugel aus Polytetrafluorathylen oder einem ähnlichen Material angeordnet ist, wobei diese Kammer mit der Kammer mittels eines Zentraldurchtrittes 16 in dem Kolben 2 von größerem Querschnitt als der Durchtritt 2a in Verbindung steht; ferner steht die Kammer mit dem Raum, innerhalb des ringförmigen Abdichtelementes 8b des

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Ventilkörpers 8 mittels eines exzentrisch angeordneten Loches 14 in Verbindung.

Ein zweites, normalerweise geschlossenes Zweiwege-Zweistellungs-Magnetventil ist an dem Körper 10 angebracht und weist einen Betätigungsmagneten 20 sowie einen Kolben 21 auf, dessen Einstellung durch den Magneten 20 und durch den Druck bestimmt ist, welcher in einer inneren Kammer 25 in dem Block 10 vorherrscht, die mit dem Kanal 12 sowie einer inneren Kammer 22 in Verbindung steht, welche wiederum mit einem Ablaßdurchtritt 22 in Verbindung steht. Der Kolben weist einen Zentraldurchtritt 27 auf, welcher mit der Kammer 22 und ^ einem Loch 26 in Verbindung steht; ein Durchtritt 26 von geringerem Querschnitt steht mit der Kammer 25 in Verbindung.

Das erste und zweite Magnetventil sind in der nicht zum Stande der Technik gehörigen Patentanmeldung ... (ital. Patentanmeldung 67678-A/71) erläutert.

Der Einlaßdurchtritt 11 des ersten Magnetventils dient zur Verbindung mit einer Fluiddruckquelle 30 (siehe Fig. 2) eines normalerweise geschlossenen, pedalbetätigten Bremsventils 33· Das erste und zweite Magnetventil weisen einen gemeinsamen Abgabedurchtritt 2k auf, welcher eine Abzweigverbindung zu dem Kanal 12 bildet und normalerweise an einen Bremszylinder 32 angeschlossen ist. Der Abgabedurchtritt 23 des ρ zweiten Magnetventils ist gemäß Fig. 2 mit einer gesteuerten Abgabeeinrichtung 31 verbunden.

Ein elektronisches Steuersystem 3^ (Fig- 2) spricht auf elektrische Signale an, welche durch ein Fühlelement 35 erzeugt werden, das an einem Rad oder mehreren Rädern (nicht gezeigt) des Fahrzeuges liegt. Diese elektrischen Signale stellen die Beschleunigung des entsprechenden Rades dar; wenn ein Rad zu schleudern beginnt, was sich durch den Beginn einer plötzlichen Radverlangsamung bzw. negativen Radbeschleunigung anzeigt, so erzeugt das Steuersystem 3^ uln elektrisches Bremsfreigabesignal, welches verwendet wird, um gleichzeitig die beiden Magnebe 1,20 des entsprechenden orsten und zweiten Magnetventils zu beaufschlagen..

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Unter normalen Betriebsbedingungen wird unter Druck stehendes Fluid (Druckluft) zu dem Einlaßdurchtritt 11 von der Quelle 30 zugeführt, sobald das Bremspedal gedruckt ist, um das Ventil 33 zu öffnen. Die komprimierte Luft tritt in die Kammer 6 des ersten, normalerweise offenen Magnetventils ein und verläuft durch die Öffnung 13 j den Kanal 12, sowie den Abgabedurchtritt 24 zu dem Bremszylinder 32, wobei die Radbremsen betätigt werden.

Während des Bremsvorganges sowie beim Nichtvorliegen eines Eingreifens der Schleudersicherheit-Steuereinrichtung J>k im Sinne einer Freigabe der Bremsen kehrt die verdichtete Luft über ihren Zuführweg zurück, wobei das erste Magnetventil eine in beiden Richtungen erfolgende Strömung infolge der Tatsache zuläßt, daß die unter Druck stehende Luft durch die Bohrung 8d sowie das Loch 14 läuft und auf die Kugel 15 einwirkt, was bewirkt, daß die letztere den Durchlaß 16 schließt. Dies wiederum bewirkt, daß der Kolben 2 und damit der Kolben 4 den Durchlaß zwischen dem Einlaßdurchtritt 11 sowie dem Abgabedurchtritt 24 offen halten. Wenn die Kugel I5 nicht vorgesehen wäre, st rürde die rückkehrende Luft durch den zentralen Durchtritt 16 strömen und venröge des großen Querschnittes des letzteren gegenüber dem Querschnitt des Durchlasses 2a den Kolben 2 gegen die Wandung 10a bewegen, wobei die Verbindung zwischen dem Einlaßdurchtritt 11 sowie dem Durchtritt 12 unterbrochen würde, d.h. zwischen dem Einlaßdurchtritt 11 sowie dem Abgabedurchtritt 24. Diese Art eines Ventils mit in beiden Richtungen erfolgender Strömung bei Öffnung ergibt sich aus der bereits erwähnten, nicht zum Stande der Technik gehörigen Patentanmeldung ...(ital. Patentanmeldung 67678-A/71).

Wenn ein bevorstehender Schleudervorgang durch das Abfühlelement 35 des Steuersystems 34 abgefühlt wird, wie dies vorangehend beschrieben wurde, so erfolgt eine gleichzeitige Beaufschlagung der beiden Magnete 1, 20. Unter Druck stehende Luft strömt alsdann von dem Bremszylinder 32 durch den Abgabedurchtritt 24 sowie die Leitung 12 in die Kammer 25 des zweiten Magnetventils, wobei die Öffnung I3 durch den Kolben 4 des ersten Magnetventils geschlossen wird. Bei beaufschlagtem Magneten 20 ist das zweite Magnetventil offen und bleibt unter der Einwirkung des Druckes in den Kammern 25, 22 offen, und zwar als

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- ö —

Ergebnis der Differenz der Querschnitte und Durchtritte 26, 27 in dem Kolben 21. Verdichtete Luft wird daher durch den Abgabedurchtritt 23 sowie durch die gesteuerte Abgabeeinrichtung abgegeben.

Der Bremsdruck unterläuft einen scharfen Anfangsfallbereich A-B (Fig. 3) von einem bestimmten geringen Wert, welcher von einer stetigen Abgabe B-C gefolgt ist, die durch die Abgabeeinrichtung 31 gesteuert wird, bis das Fühlelement 35 wiederum einen normalen Eadlauf anzeigt und bewirkt, daß das Steuersystem 35 die Magnete 1, 20 abschaltet. Alsdann wird verdichtete Luft von dem Einlaßdurchtritt 11 zu dem Abgabedurchtritt 2h und von dort zu dem Bremszylinder 32 geliefert. Die verdichtete Luft wird jedoch gezwungen, durch die Bohrung 8d zu verlaufen, da der Ventilkörper 8 in Abdichtstellung gegenüber der Wandung 10a verbleibt, wobei die Öffnung 13 vermöge der unterschiedlichen Querschnitte des dem Einlaßdruck ausgesetzten Ventilkörpers 8 geschlossen wird, wobei der zentrale Teil der auf der Wandung 10a sitzenden Stirnfläche von dem Einlaßdruck ausgeschlossen wird. Der Bremsdruck steigt daher stetig (C-D in Fig. 3) und langsamer, als dies bei nichtvorliegender Drosselungswirkung der Bohrung 8d der Fall wäre, wobei sich die gewünschte Zeitverschiebung bei der erneuten Aufgabe des vollen Bremsdruckes ergibt, wenn das Schleudersicherheits-Steuersystem wiederum anspricht, sobald die einen Schleudervorgang hervorrufenden Bedingungen vorherrschen. Die schnellere Wiederherstellung des Bremsdruckes unter Verwendung·eines üblichen Magnetventils ergibt sich zum Vergleich aus Fig. k.

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Claims

JPaJb entansj>rüche_:

/Elektropneumatische Steuereinrichtung zur Anwendung in Bchleudericheren Kraftfahrzeug-Bremssystemen mit einem Einlaßdurchtritt zur Verbindung mit einer Pneumatikdruckquelle, einem Abgabedurchtritt zur Verbindung mit einem Betriebszylinder und einem Ablaßdurchtritt zur Verbindung mit .einem Ablaßelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung folgende weitere Vereinigung von Merkmalen aufweist:

a) Ein erstes Zweiwege-Zweistellungs-Magnetventil (1, 2, k), das sich normalerweise in Öffnungsstellung befindet und eine Kammer (6) zwischen dem Einlaßdurchtritt (11) sowie dem Abgabedurchtritt (2*0 aufweist, eine Einrichtung (14, 15, 16) in der Kammer (6), welche normalerweise eine Fluiddurchstromung in beiden Richtungen ermöglicht und zur Aufnahme der Strömung durch die Kammer (6) bei Erregung des Magneten (1) des ersten Ventils ausgebildet ist, und einen schwimmenden Ventilkörper (8), welcher an entgegengesetzten Flächen entsprechende Abdichtelemente (8b, 8c) von unterschiedlichem Querschnitt in solcher Anordnung aufweist, daß die Axialstellung des Ventilkörpers (8) in der Kammer (6) durch die relativen Drücke auf die beiden Abdichtelemente (8b, 8c) bestimmt ist, von denen eines (8b) mit einem beweglichen Ringsitz (ka.) das andere mit einem festen Ringventilsitz (1Oa) zusammenwirken, wobei der Ventilkörper (8) eine Fluidströmung von dem Einlaßdurchtritt (11) zu dem Abgabedurchtritt (2k) mittels eines ersten Durchlasses (13, 12) in einer ersten Stellung des Ventilkörpers (8) und mittels eines zweiten Durchtrittes (8d) in einer zweiten Stellung des Ventilkörpers zuläßt , und

b) ein zweites Zweiwege-Zweistellungs-Magnetventil, das normalerweise geschlossen ist und in Öffnungsstellung eine in einer Richtung erfolgende Strömung des Fluids von dem Abgabedurchtritt (2k) zu dem Ablaßdurchtritt (23) ermöglicht.
2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erfste Durchtritt (13, 12) mit dem festen Ringventilsitz (1Oa) in Verbindung steht und der zweite Durchtritt aus einer Axialöffnung oder Bohrung (8d) in dem Ventilkörpor (8) besteht.

3· Steuereinrichtung nach einem der AnsprUche I oder 2, dadurch gekenn-

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zeichnet, daß der Ventilkörper (8) durch eine Feder (9) vorgespannt ist, um eine Dichtberührung zwischen dem Ventilkörper-Dichtelement (8b) und dem beweglichen Bingsitz (4a) sicherzustellen.

Für Firma FIAT Societa per Azionx:

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