DE2154227C2 - Anordnung einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer blockiergeschütztsn Fahrzeugbremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bei der durch einen elektrischen Fühler ein drohender Blockierzustand infolge Überschreitens einer Schaltschwelle festgestellt Und abhängig von einem den BeWegungszustand des Rades anzeigenden Regelsignal der Druck in der Bremsleitung des Rades Von in dem Regelkreis angeordneten Magnetventilen in Verbindung mit Drosseln der Druckabbaü eines Regel· zyklus unstetig mit verschiedenen Gradienten erfolgt

Um das Blockieren der Räder an Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Panikbremsungen, und die damit bekanntermaßen verbundenen Gefahren zu verhindern, ist es bekannt, in Abhängigkeit einer laufend gemessenen, die Blockiergefahr anzeigenden Regelgröße, häufig der Drehverzögerung, die Radbremszylinder von der Druckmittelquelle zu trennen und im mit den Radbrernüzylindern verbundenen Abschnitt der Bremsleitung den Druck durch Druckmittelentnahms oder durch Volumenerweiterung zu reduziren, bis die Regelgröße anzeigt, daß die Blockiergefahr vorüber ist, und dann wieder zu erhöhen.

Daß mit einem einfach Ja-Nein-System, d. h. Druckabbau bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes der Regelgröße und enxutem Druckaufbau bei Unterschreiten eines bestimmten Schwellwertes der Regelgröße, die angestrebte optimale Bremsung nicht zu erreichen ist, wurde bald festgestellt Durch die dem hydraulischen System eigene Trägheit entstanden dabei unnötigerweise erhebliche Druckschwankungen um den für eine optimale Bremsung notwendigen Bremsdruck, so daß sich der Bremsweg verlängerte und der Fahrkomfort herabgesetzt wurde.

Aus der DE-OS 19 15 704 ist eine Anordnung der eingangs genannten Gattung bekannt, bei der bei Bremsbetätigung Bremsflüssigkeit über eine Druckleitung von einem Hauptbremszylinder zu einem Radbremszylinder gelangt In eine^i erweiterten Abschnitt der Druckleitung ist ein Schwimmkolben geführt, der seinerseits einen axialen Durchlaß für die Bremsflüssigkeit besitzt

Die Anordnung beinhaltet ferner ein Bremsdrucksteuerventil, das durch ein kolbenartiges Bremsdrucksteuerglied in zwei Kammern unterteilt ist, von denen die erste ständig atmosphärisch belüftet ist und die zweite in Abhängigkeit von der Stellung eines elektromagnetischen Umschaltventils entweder mit atmosphärirchem Druck oder dem Druck eines Druckbehälters verbunden ist In die Druckleitungen zwischen dem Umschaltventil und der zweiten Kammer des Bremsdrucksteuerventils sind parallel r*ieinander Drosselrückschlagventil mit entgegengesetzten Durchlaßrichtungen eingesetzt

Erkennt nun ein den Drehzustand der Räder überwachendes Fühlgerät eine Blockiergefahr, so wird das Umschaltventil erregt, wodurch die bislang belüftete zweite Kammer des Bremsdrucksteuerventils mit dem Druck des Druckbehälters beaufschlagt wird. Infolge des Druckunterschiedes bewegt das Drucksteuerventil einen Betätigungskolben auf den Schwimmkolben zu, wodurch zunächst der Durchlaß des Schwimmkolbens verschlossen und die Druckleitung zwischen Hauptbremszylinder und Radbremszylinder unterbrochen wird. Bei weiterer Bewegung des Schwimmkolbens setzt in dem mit dem Radbremszylinder verbundenen Abschnitt der Bremsanlage eine Volumenerweiterung und ein Abbau des Bremsdruckes ein. Ist die Blockiergefahr abgewendet, so fällt das elektromagnetische Umschaltventil in seine Ruhelage zurück, so daß der Druck in der zweiten Kammer des Drucksteuerventils abgebaut wird.

Die Bewegungsgeschwindigkeit des Betätigungskolbens bzw. die Änderungsgeschwindigkeit des Brems^ druckes wird wesentlich durch die Drosselrückschlag-* ventile beeinflußt Im ersten Zeitabschnitt nach dem Be* tätigen des UmschältVeritils gibt jeweils eines der Dros^

selrückschlagventile seinen Vollen Öffnungsquerschnitt frei, so daß auch die Druckänderung in der zweiten Kammer des Drosselsfeuerventils entsprechend steil Verläuft Nach dem Unterschreiten eines weiteren

Druckgefälles an den Drosselrückschlagventilen steht nur mehr ein durch eine Drosselbohrung zur Druckmittelzu- und -abfuhr zur Verfügung, so daß auch der Bremsdruck mit einem flacheren Gradienten beeinflußt wird.

Bei der bekannten Anordnung ist neben dem relativ komplizierten Aufbau als nachteilig anzusehen, daß sich nach einem Druckabbau in der Radbremse unmittelbar eine erneute Druckaufbauphase anschließt, so daß die Schwankungen des Bremsdrucks um den optimalen Wert relativ groß sind.

In der US-PS 33 98 995 ist eine Anordnung zur Verhinderung eines Radgleitens für luftbetätigte Fahrzeugbremsanlagen beschrieben, bei der bei einem drohenden Radblockieren ein Druckausgleich zwischen der Bremsleitung und einem Reservebehälter geschaffen wird, so daß der Druckabbau in der Radbremse in einem ersten Zeitabschnitt relativ steil ist Der Reservebehälter verfügt über eine Drosselöffnung zur Atmosphäre, über die in einem zweiten Zeitabschnitt ein langsamer Druckabbsu in der Radbremse vorgenommen wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnunri ist es nachteilig, daß der Bremsdruck bei jedem Regelzyklus fast vollständig auf Atmosphärendruck abgesenkt wird, wodurch ein erneutes Anlegen der Bremse verzögert erfolgt und Bremsweg verschenkt wird.

Aus der US-PS 33 06 677 ist eine Bremsanlage mit Schlupfregelung bekannt, bei der im Regelfall ausschließlich die Druckaufbauphase gesteuert wird. Der Druckaufbau wird zu Beginn stark gedrosselt und im weiteren Verlauf ständig steiler.

Auch dieser Anordnung haftet der Nachteil an, daß nach einem Druckabbau übergangslos ein erneuter Druckaufbau folgt, wodurch sich relativ große Druckschwankungen einstellen.

Schließlich ist aus der DE-AS 11 63 173 eine hydraulische Bremsanlage mit Blockierregler bekannt, bei der während einer Regelung wiederum Druckabsenkungsphasen und Druckaufbauphasen einander abwechseln, so daß sich die bereits dargelegten Nachteile einstellen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine einfache Anordnung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der der Bremsdruck während einer Regelung dem optimalen Bremsdruck möglichst angenähert ist

Frfindungsj-emäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Regelkreis ein Zeitglied vorgesehen ist, durch das nach Ablauf einer ersten Zeitspanne vom Beginn des Druckabbaus an die Magnetventile für eine vorgegebene zweite Zeitspanne in die Schaltstellung zum Konstanthalten des Druckes bringbar ist Durch eine derartige Aurgestaltung werden unnötig hohe Bremsdruckschwankungen vermieden und der Bremsdruck während einer möglichst langen Zeit wenigstens näherungsweise auf dem optimalen Wert gehalten. Der Fahrkomfort wird verbessert und der Bremsweg verkürzt

Vorteilhafterweise ist die Zeitspanne b von Beginn des Druckabbaus bis zum Ansprechen des Zeitgliedes konstant oder eine Funktion der Ausgangsgeschwindigkeit

In einer Bremsanlage mit einer Vorrichtung zur Anti" blockierregelung, bei der der Druckabbau im mit dem Radbremszylinder verbundenen und vom Hauptbremszylinder durch ein Stellglied zu trennenden Abschnitt eines Verdrängerkolbeiis erreicht wird — wie bekannt —, ist dem Einlaßventil für den Steuerdruck eine verän^ derbare Drossel nachgeschaitet

In einer Bremsanlage mit einer Vorrichtung zur Antiblockierregelung, bei der zum Druckabbau Radbremszylinder und Hauptzylinder durch Schalten eines Einlaßventils voneinander getrennt werden und der Druck im mit dem Radbremszylinder verbundenen Abschnitt der Bremsleitung über ein Auslaßventil in den Reservebehälter entspannt wird — wie bekannt —,ist dem Auslaßventil eine veränderbare Drossel nachgeschaltet Die veränderbare Drossel besteht in vorteilhafter Weise

to aus einem in einem mit Druckmittel gefüllten Zylinder dicht geführten, während des Druckabbaus durch den Steuerdruck oder den Bremsdruck gegen eine Rückstellkraft beaufschlagbaren Kolben, der einen Drosseldurchgang aufweist

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt die graphische Darstellung des Verzögerungs- und Bremsdruckverlaufs gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 2 zeigi den grundsätzlichen Aufbau eines Mittels zur Erreichung eines in Fig. 1 dargestellten Verzögerungs- und Bremsdruckverlaufs.

F i g. 3a und F i g. 3b zeigen jeweils das Schema einer _ Bremsvorrichtung, in der das in F i g. 2 dargestellte Mittel zur Anwendung kommt

F i g. 4 Lwigt die graphische Darstellung des Verzögerungs- und Bremsdruckverlaufs gemäß einem zweiten Vorschlag der Erfindung.
Wie oben bereits dargelegt, ist es das Ziel der Erfindung, während eines geregelten Bremsvorgangs nur kleine Bremsdruckschwankungen im Bremskreis zu erzeugen und die Zahl der notwendigen Schaltschritte gegenüber den bekannten Verfahren zur Antiblockierregelung zu vermindern.

Auch die erfindungsgemäße Anordnung geht von der Drehverzögerung der Räder als Regelgröße aus.

Wenn zu Beginn einer Bremsung gemäß dem Abschnitt 21 der Kurve 2 in F i g. 1 Druck in den Radbremszylindern aufgebaut wird, nimmt die Drehverzögerung jedes Rades gemäß der Kurve 1 in F i g. 1 zunächst langsam und anschließend stärker zu. Es tritt dabei eine Differenz zwischen Radverzögerung und Fahrzeugverzögerung auf, die zu einem steigenden Schlupf am Rad und, wenn nicht von Seiten des ^Pahrers oder eben einer Regelvorrichtung eingegriffen wird, zum Blockieren und Gleiten der Räder mit den allgemein bekannten Nachteilen führt Die Drehverzögerung jedes Rades wird fortlaufend mit Hilfe von Meßfühlern ermittelt Erreicht nach einem eingeleiteten Druckaufbau in der Bremsanlage die Drehverzögerung α eines oder mehrerer Räder einen vorbestimmten Schwellenwert 1, so wird im Regler ein Betätigungssignal erzeugt, das einen zunächst raschen Bremsdruckabbau gemäß dem Abschnitt 22 der Kurve 2 in Fig. 1 über ein Stellglied bewirkt, durch den die Drehverzögerung nach einem trägheitsbedingten Maximum in kurzer Zeit wieder stark abnimmt (siehe Kurve 1 in F i g. 1). Um den Bremsdruck nicht zu weit unter den optimalen Wert, welcher von Fall zu FsIl verschieden und nicht eindeutig bestimmbar ist, absinken zu lassen, folgt auf den kurzzeitigen steilen Druckabbau ein gemäßigter Druckabbau gemäß dem Abschnitt 23 der Kurve Ί in Fi g. 1, Während dieses gemäßigten Druckabbaus nähert sich die Drehverzögerungskurve ihrem Nulldurchgang und

geht über in eine Wiedrrbeschleunigung des Rades. Der Nulldurchgang II wird ebenfalls durch Meßfühler festgestellt, worauf der Regler ein Betätigungssignal erzeugt, daß das Stellglied in eine Lage bringt, in der der

Druck im Bremskreis vorübergehend konstant gehalten wird gemäß dem Abschnitt 24 der Kurve 2 in Fig. 1, Während der Bremsdruck konstant gehalten wird, durchläuft die Wiederbeschleunigung des Rades infolge der dem System innewohnenden Trägheit ein Maximum und nähert sich wiederum dem Nullwert Wenn dieser zweite Nulldurchgang Hi im Regler registriert wird, kehrt das Stellglied in seine Ausgangsstellung zu einem neuen Dfückäufbäü zurück, und ein neuer Regel· zyklus nach demselben Verfahren kann beginnen.

Durch den geknickten Velaüf des Bremsdruckabbaus und die geringe Gesamtdauer a des Bremsdruckabbaus werden die Druckschwankungen in der Bremsanlage niedrig gehalten, und die Zeitdauer eines Regelzyklus wird erheblich verkürzt Durch Verwendung nur dreier Schaltpunkte bei der Anordnung werden Meßfühler und Regler des aufzubauenden Regelkreises einfacher und damit weniger störanfällig.

Der geknickte Verlauf des Uruckabbaus kann beispielsweise mit einer Vorrichtung nach Fig.2 erzielt werden, die in die hydraulische Steuerleitung, die den Druckabbau bewirkt, eingeschaltet wird. In einem Zylinder 3 ist ein gegen die Zylinderwand abgedichteter kleiner Kolben 4 verschiebbar angeordnet Er wird durch eine Feder 5 entgegen dem auftretenden hydraulischen Druck in Ausgangsstellung gehalten und weist einen zentralen Drosselquerschnitt 6 auf. In die niederdruckseitig abgehende hydraulische Leitung kann eine Drossel 7 mit weiterem Querschnitt eingeschaltet sein.

F i g. 3a und F i g. 3b zeigen jeweils den hydraulischen Teil zweier Grundsysteme der Antiblockierregelung, bei denen eine Vorrichtung nach F i g. 2 angewendet ist

Nach dem Schema der Fig.3a wird der Bremsdruckabbau in den Radbremszyündem 8 durch Volumenerweiterung eines mit den Radbremszylindem 8 verbundenen Abschnitts 9 der Bremsleitung, der durch z. B. ein druckbetätigtes Trennventil 10 vom Hauptzylinder 11 zu trennen ist bewirkt Dazu wird eine Ringfläche 12 des als Stufenkolben ausgebildeten und an beiden Mantelflächen dicht geführten Verdrängerko! bens 13 gegen eine Rückstellkraft mit Steuerdruck aus einem Druckspeicher 14 durch öffnen eines normalerweise geschlossenen Einlaßventils 15 beaufschlagt, wozu gleichzeitig die hydraulische Verbindung zwischen dem die Ringfläche 12 enthaltenden Raum und einem Reservebehälter 16 durch Schließen eines normalerweise geöffneten Auslaßventils 17 unterbrochen wird. Um den gewünschten geknickten Verlauf des Druckabbaus (Abschnitt 22, 23 der Kurve 2 in F i g. 1) zu erhalten, ist in die hydraulische Verbindungsleitung zwischen Einlaßventil 15 und den die Ringfläche 12 enthaltenden Raum eine Vorrichtung nach F i g. 2 eingeschaltet Wird durch den nicht dargestellten Meßfühler am Rad und den ebenfalls nicht dargestellten Regler der Schaltpunkt I in Kurve 1, Fig. 1 festgestellt, so werden durch die erzeugten Betätigungssignale das Auslaßventil 17 geschlossen und das Einlaßventil 15 geöffnet Der Druck aus dem Speicher 14 beaufschlagt die gesamte Querschnittsfläche des kleinen Kolbens 4 und versciiiebt ihn im Zylinder 3 gegen die Kraft der Feder 5, wobei das im Zylinder 3 befindliche Druckmittel rasch durch die weite Drossel 7 in den die Ringfläche 12 enthaltenden Raum gepreßt wird und sich der Verdrängerkolben 13 entsprechend gegen eine Rückstellkraft bewegt, so daB die Volumenerwerterüng des Abscniutts S des Bremskreises und damit der rasche Druckabbau in den Radbremszylindern 8 zustande kommt

Hat der Kolben 4 seinen größtmöglichen Hub im Zylinder 3 getan, so steht für den weiteren Druckaufbau aus dem Druckspeicher 14 im die Ringfläche 12 enthaltenden Raum nur noch der Drosselquersöhnitt 6 zur Verfügung, die Bewegung des Verdrängerkölbens 13 und der Druckabbau in den Rädbretnszylindern 8 werden entsprechend verlangsamt Stellt der Regler den SchaltpUnkt II in der Kurve 1, F i g. 1 fest, wird zunächst das Einlaßventil 15 geschlossen, um den Bfemsdruck konstant zu halten bis zum Sehaltpunkt HI₁ an dem das Auslaßventil 17 geöffnet wird, so daß der Verdrängerkolben 13 unter Erhöhung des Bremsdrucks in seine Ausgangsstellung zurückkehren kann.

Fig. 3b zeigt eine Bremsanlage, in der der Druckabbau durch Druckmittelentnahme erreicht wird. In der Auslaßleitung ist dem Auslaßventil 18 ebenfalls beispielhaft eine Vorrichtung nach Fig.2 nachgeschaltet Wurden beim Schaltpunkt I das Einlaßventil 19 geschlossen und das Auslaßventil 18 geöffnet, so beauf-

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bundenen Abschnitt 20 der Bremsleitung die Querschnittsfläche des Kolbens 4 und verschiebt ihn gegen die Kraft der Feder 5, wobei das im Zylinder 3 befindliche Druckmittel in den Reservebehälter gedrückt wird. Der Druckabbau erfolgt gemäß Abschnitt 22 der Kurve 2, Fig. 1, in kurzer Zeit, bis der Kolben 4 seinen größtmöglichen Hub gemacht hat und für den Abfluß des Druckmittels nur noch der Drosselquerschnitt 6 zur Verfügung steht, so daß der weitere Druckabbau gemäß Abschnitt 23 der genannten Kurve 2 vezögert erfolgt.

Anhand F i g. 4 wird ein weiteres Prinzip zur Antiblockierregelung beschrieben. Kui ve 30 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der Drehverzögerung α eines Rades, die Kurven 31 und 32 stellen den Druckverlauf während eines Regelvorgangs für zwei Fälle mit unterschiedlichen äußere Bedingungen dar. Der Linienzug 33 veranschaulicht den Schaltvorgang eines im Regler vorgesehenen Zeitgliedes.

Stellen Meßfühler am Rad und Regler nach einem Druckaufbau gemäß Abschnitt 34 der Kurve 31 oder 32 der. Schwellenwert I der Drehverzögerung or gemäß Kurve 30 fest, so betätigen Ausgangssignale das Stellglied des Regelkreises, so daß für eine bestimmte Zeitspanne b ein Druckabbau (Abschnitt 35 der beiden Kurven 31, 32) in den Radbremszylindem einsetzt Diese Zeitspanne b kann je nach Aufbau des Reglers konstant z. B. 20 ms oder eine Funktion der Ausgangsgeschwindigkeit sein. Nach Ablauf dieser im Regler festgelegten Zeitspanne setzt gemäß dem Linienzug 33 ein Zeitglied im Regler ein, dessen Ausgangssignal wiederum für eine feste Zeitspanne At den den Druckabbau bewirkenden Teil des Stellgliedes in Ausgangsstellung bringt so daß der Bremsdruck auf den augenblicklichen Wert konstant gehalten wird (Abschnitt 36 der Kurve 31).

Im Falle, der durch die Druckkurve 31 veranschaulicht wird, nimmt die Drehverzögerung α während dieser Zeitspanne At stark ab und erreicht ihren Nulldurchgang, bei welchem im Regler der Schaltpunkt II ermittelt wird. Das dabei erzeugte Betätigungssignal des Reglers hält das Stellglied also weiter in der Schaltstellung, durch die der Bremsdruck konstant gehalten wird, bis nach einer Wiederbeschleunigung des Rades der Schaltpunkt III erreicht wird, bei dem das Stellglied für einen neuen Druckaufbau in seine Ausgangsstellung zurück-

Im Falle, der durch die Druckkurve 32 dargestellt ist, erreicht die nachlassende Drehverzögerung a, infolge äußerer Umstände, wie z. B. nasse oder vereiste Fahr-

bahn, während der Zeitspanne At des erwähnten Zeitgliedes nicht den Schaltpunkt II.

Nachdem durch Wirkung des Zeitgliedes der Bremsdruck für die festgelegte Zeitspanne At konstant gehalten würde (Abschnitt 36' der Drückkurve 32)j nimmt das Stellglied des Regelkreises wieder die Schaltstellung ein, durch die der Bremsdruck abgebaut wird (Abschnitt 37 df„j Drückkurve 32); während dieses Drückabbaus

Wird dann die Drehvefzögerung den Schaltpunkt Il erreichen, wonach der Bremsdruck erneut konstant gehalten wird, bis nach der Wiederbeschleunigung der Schälfpünkt III auftritt und der Bremsdruck erneut ansteigt. Theoretisch ist auch ein mehrmaliges Ansprechen des Zeitgliedes urid damit ein Druckabbau in mehreren Stufen möglich.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anordnung einer blockiergeschützten Fahrzeugbremsanlage, insbesondere fCr Kraftfahrzeuge, bei der durch einen elektrischen Fühler ein drohender Blockierzustand infolge Überschreitens einer Schaltschwelle festgestellt und abhängig von einem den Bewegungszustand des Rades anzeigenden Regelsignal der Druck in der Bremsleitung des Rades von in dem Regelkreis angeordneten Magneitventilen in Verbindung mit Drosseln der Druckabbau eines Regelzyklus unstetig mit verschiedenen Gradienten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß im Regelkreis ein Zeitglied vorgesehen ist, durch das nach Ablauf einer ersten Zeitspanne (b) vom Beginn des Druckabbaus an die Magnetventile (15,17; 18,19) für eine vorgegebene zweite Zeitspanne {At) in die Schaltstellung zum Konstanthalten des Dkj :kes bringbar sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne (b) von Beginn des Druckabbaus bis zum Ansprechen des Zeitgliedes konstant ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne (b) von Beginn des Druckabbaus bis zum Ansprechen des Zeitgliedes eine Funktion der Ausgangsgeschwindigkeit ist

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckabbau im mit dem Radbremszylinder (8) verbundenen und vom Hauptzylinder (11) durch ein Stellglied zu trennenden Abschnitt (9) der Bremsleitung uurch die druckgesteuerte Bewegung eines Verdrängerkolbens (13) erreicht wird — wie bekannt —, u,id dem Einlaßventil (15) für den Steuerdruck eine veränderbare Drossel nachgeschaltet ist

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Druckabbau Radbremszylinder (8) und Hauptzylinder (11) durch Schalten eines Einlaßventils (19) voneinander getrennt werden und der Druck im mit dem Radbremszylinder (8) verbundenen Abschnitt (20) der Bremsleitung über ein Auslaßventil (18) in den Reservebehälter entspannt wird - wie bekannt —, dem Auslaßventil (18) eine veränderbare Drossel nachgeschaltet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Drossel aus einem in einem mit Druckmittel gefüllten Zylinder (3) dicht geführten, während des Druckabbaus dm S den Steuerdruck oder Bremsdruck gegen en j Rückstellkraft beaufschlagbaren Kolben (4) besteht, der einen Drosseldurchgang (6) aufweist