DE2854574A1 - Antiblockiervorrichtung fuer fahrzeugbremsen - Google Patents
Antiblockiervorrichtung fuer fahrzeugbremsenInfo
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Description
Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weιckmann, Dipl.-Chem. B. Huber
Dr.-Ing.H.Li ska
SBHa
Douglas John Leith MACDONALD Lot 1157 Clear Water Bay Roäd
New Territories Hong Kong
8 MÜNCHEN 86, DEN' ' - r», ^ ,„
POSTFACH 860 820 ' " ' '-"*«*
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22
909828/0812
Die Erfindung betrifft eine Antiblockiervorrichtung
für pneumatische oder hydraulische Fahrzeugbremsen.
Im Bremssystem von Kraftfahrzeugen wird üblicher Weise
pin Druckventil vorgesehen, das den auf den hinteren Bremskreis einwirkenden Druck begrenzt. Ein solches
Ventil muß Jedoch die Zuführung eines solchen Drucks zu den Hinterradbremsen ermöglichen, daß im Idealfall
ein schnelles Bremsen erreicht wird. Daraus folgt, daß bei weniger guten Bedingungen ein solches Ventil ein
blockieren der Hinterräder bzw. einen unzureichenden Bremseffekt an diesen Rädern ermöglicht.
Dieses Problem wiegt noch schwerer bei Lastkraftwagen, Omnibussen und Sattelschleppern, und zwar unabhängig
davon, ob Luftbremsen vorgesehen sind oder nicht.
Die Erfindung beseitigt dieses Problem durch eine Antiblockiervorrichtung
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Ein Zylinder ist in einer einen Hauptbremszylinder
mit einem oder mehreren Radbremszylindern verbindenden
Leitung angeordnet und enthält ein elektromagnetisch betätigbares Sperrelement, das eine Flüssigkeitsströmung
durch die Anordnung sperren kann und in eine Öffnungsstellung vorgespannt ist. Eine Einschaltung des Elektromagneten bewirkt
eine Bewegung des Sperrelements gegen seine Vorspannkraft zur Sperrung der Flüssigkeitsströmung und infolge
einer Volumenverlagerung des Sperrelements oder eines Teils davon zur Verringerung des Flüssigkeitsdrucks auf der Seite
der Radbremszylinder.
In einer vorzugweisen Ausführungsform ermöglicht das Sperrelement eine Strömung durch den Zylinder und enthält ein
längliches Ventilelement, das in Längsrichtung des Zylinders verläuft. Eine durchlässige Wand ist quer im Zylinder angeordnet
und bewirkt ^usAmmen mit dem Ventilelement eine
Sperrung der Flüssigkeitsströmtmg durch den Zylinder.
Hierbei ist die Anordnung so getroffen, daß bei Einschaltung des Elektromagneten das Sperrelement gegen
die Wand gedrückt und das längliche Ventilelement durch deren Öffnung getrieben wird.
Das längliche Ventilelement ist vorzugsweise an seinem vorderen Ende abgeschrägt, um seine Führung an der mit
einer Öffnung versehenen Wand zu erleichtern. Die Wand kann beispielsweise in Form eines O-Rings ausgebildet
sein, der in dem Zylinder befestigt ist.
Ist die Anordnung in einer den Hauptbremszylinder mit einem oder mehreren Radbremszylindern verbindenden Leitung
vorgesehen und das Sperrelement dem den Radbremszylindern zugewandten Ende des Zylinders näher als dem
Dichtungselement zugeordnet und wird dann der Elektromagnet eingeschaltet, so berührt das längliche Ventilelement
zuerst das Dichtungselement, so daß eine weitere Flüssigkeitsströmung durch den Zylinder praktisch verhindert
wird. Dann wird das Ventilelement weiter durch die Wand hindurch geschoben, wodurch der Druck in der
Flüssigkeit zwischen der Wand und dem Hauptbremszylinder erhöht wird und der Druck zwischen der Wand und der
Radbremszylinderseite durch die Volumenverlagerung des Ventilelements verringert wird. Wird also der Elektromagnet
durch ein elektrisches Signal betätigt, wenn das Rad oder eines der mit der Vorrichtung überwachten Räder
zum Stillstand kommt, so bewirkt die beschriebene Druckverringerung, daß der oder Jeder Radbremszylinder die
zu dem jeweils zugeordneten Rad gehörende Radbremse löst. Der Elektromagnet wird dann natürlich ausgeschaltet,
und die beschriebene Vorspannung bewegt das Sperrelement von dem Dichtungselement weg, wodurch auch das längliche
Ventilelement von dem Dichtungselement getrennt wird.
δ θ 9826/0812
Es ist während dieses Ausschalt_j/organgs möglich, daß
der Druck zwischen der durchlässigen Wand und dem oder den Radbremszylindern größer als der Druck zwischen der
Wand und dem Hauptbremszylinder wird. Um dies zu vermeiden, kann es wünschenswert sein, ein Einwegventil
vorzusehen, das einen Druckausgleich durch eine Strömung zum Hauptbremszylinder hin ermöglicht. Ein solches Einwegventil
könnte innerhalb des Zylinders vorgesehen sein, beispielsweise in einem abgedichteten Gehäuse, das die
durchlässige Wand enthält, oder in einem Nebenstromzweig.
Das Sperrelement ist vorzugsweise mit einer oder mehreren Nuten und/oder einer oder mehreren Öffnungen versehen, die
über die gesamte axiale Länge verlaufen, um die Flüssigkeitsströmung
durch den Zvlinder hindurch zu ermöglichen.
Bei einer anderen vorzugsweisen Ausführungsform besteht das Sperrelement aus einem Kolben, der die Zylinderwand direkt
abdichtet oder ein Dichtungselement trägt. Dieses steht mit dem Zvlinder in Kontakt, so daß eine Flüssigkeitsströmung
durch den Zylinder hindurch verhindert wird. Ein Nebenstromweg ermöglicht- eine Flüssigkeitsströmung an dem Kolben vorbei,
wenn der Elektromagnet ausgeschaltet ist.
Bei normalem Betrieb dieser Ausführungsform ist eine Flüssigkeitsströmung
durch den Zylinder durch den Kolben und die Dichtung verhindert, und die Flüssigkeitsströmung zu und von
den Radbremszylindern erfolgt über dem Nebenstromweg.
Wenn jedoch der Elektromagnet eingeschaltet wird, bewegt sich der Kolben mit dem darauf vorgesehenen Dichtungselement
längs des Zylinders, und wenn das Dichtungselement am Ende des Nebenstromweges vorbeigeführt wird, erfolgt eine Sperrung
weiterer Flüssigkeitsströmung durch die Anordnung. V/enn der Kolben dann seine Bewegung in Richtung des Haupt brems Zylinders
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fortsetzt, wird der Druck stetig verringert, bis die
Bremse gelöst wird. Der Elektromagnet wird dann ausgeschaltet, und der Kolben kann durch die Rückführungsfeder
in die Position zurückgeführt werden, injder ■ der Nebenstromweg wirksam ist. Wenn jedoch eine erneute
Blockierung eintritt, so wird die Vorrichtung erneut betätigt und der vorstehend beschriebende Zyklus wiederholt,
bis die das Blockieren hervorrufenden Ursachen beseitigt sind.
Ein oder mehrere Dichtungselemente können auf dem Kolben vorgesehen sein. Das Dichtungselement ist vorzugsweise
ein O-Ring. Der Nebenstromweg umfaßt vorzugsweise eine
Leitung,die mit mindestens einem Ende an den Zylinder angeschlossen
ist. Alternativ kann der Nebenstromweg auch die Form einer oder mehrerer Nuten der Zylinderwand haben.
Die Antiblockiervorrichtung ist vorzugsweise so getroffen, daß sie möglichst schnell arbeitet, wenn der Elektromagnet
eingeschaltet wird. Es ist jedoch'auch günstig, die Rückführungsgeschwindigkeit
des Kolbens zu steuern, so daß die Radbremszylinder einen stetig zunehmenden Druck aufnehmen,
wenn der Elektromagnet ausgeschaltet wird. Dies kann durch Auswahl der Kraft einer Rückführungsfeder als Vorspannung,
des Widerstands des Sperrelements gegenüber dem Flüssigkeitsdruck und des Durchmessers des Ventilelements und
des Druckventils verwirklicht werden. Es kann auch eine Rückführungsfeder besonderer Konstruktion vorgesehen sein,
die unabhängig von dem Leitungsdruck stets gleichbleibende Rückführungseigenschaften erzeugt.
Vorzugsweise wird die Antiblockiervorrichtung nach der Erfindung jeweils in der zu jedem Radbremszylinder führenden
Leitung angeordnet, jedoch kann auch ein wirtschaftlicheres System vorgesehen sein, das zwar etwas weniger wirksam ist-
und eine einzige Antiblockiervorrichtung im hinteren Brems-
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kreis oder eine Vorrichtung im vorderen Bremskreis und eine weitere im hinteren Bremskreis umfaßt.
Dar Elektromagnet kann durch eine Vorrichtung bekannter
Art gesteuert werden, die den Stillstand eines Rades feststellt. So kann beispielsweise eine von einem Rad angetriebene
Tachometerwelle mit einem Zentrifugal kraft schalter verbunden sein, der den Elektromagneten steuert. Der Schalter
wird geschlossen, wenn die Tachometerwelle stillsteht, wodurch der Stromkreis für den Elektromagneten geschlossen wird.
Kompliziertere Fühlersvsteme können gleichfalls vorgesehen
sein, beispielsweise Vergleichsvorrichtungen, die die Fahrzeuggeschwindigkeit mit der Drehgeschwindigkeit eines Rades
vergleichen. Diese erzeugen dann ein Signal, wenn ein Rad gleitet, nicht aber blockiert wird.
Die Vorrichtung nach der Erfindung kann in Bremssystemen eingesetzt werden, die mit hydraulischem oder mit Luftdruck
arbeiten.
Ausführungsberspiele der Erfindung werden im folgenden
anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 den Querschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels einer Antiblockiervorrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 bei eingeschaltetem Elektromagneten und
Fig. 3 den Querschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels
einer Antiblockiervorrichtung nach der Erfindung.
Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Vorrichtung umfaßt einen Zylinder 1, der an seinem einen Ende einen Gewindeabschnitt 2 hat, mit
dem er an eine Leitung^ %xi^^cJ^k°ßSBn werden kann, die zu
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einem oder mehreren Radbremszylindern innerhalb des Bremssvstems
eines Kraftfahrzeuges führt. Ein Gewindeabschnitt am anderen Ende des Zylinders 1 kann an eine Leitung angeschlossen
werden, die zum Hauptbremszylinder des Bremssvstems führt. Eine Elektromagnetwicklung 4 umgibt den
Zylinder 1. Ein Sperrelement 5 kann in axialer Richtung innerhalb des Zylinders 1 bewegt werden und enthält mehrere
Längskanäle 6, die eine Flüssigkeitsströmung durch den Zvlinder 1 hindurch ermöglichen. Das Sperrelement 5 ist
mit einem Nadelventilelement 7 versehen, das in Längsrichtung des Zylinders 1 verläuft. Eine mit einer Öffnung
versehene Wand 8 ist in dem Zylinder 1 angeordnet und auf das Nadelventilelement 7 so ausgerichtet, daß eine Flüssigkeitsströmung
durch den Zylinder 1 gesperrt wird, wenn die Elektromagnetwicklung 4 eingeschaltet ist, wie es in
Fig. 2 gezeigt ist. Eine Rückführungsfeder 9 zieht das Sperrelement 5 von der Wand 8 weg.
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen. Wenn das Bremssystem
normal arbeitet, bleibt das Sperrelement 5 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung, in der die Bremsflüssigkeit
in beiden Richtungen durch den Zylinder 1 strömen kann. Wenn die Elektromagnetwicklung 4 bei Blockieren eines der
Räder, denen die Vorrichtung zugeordnet ist, eingeschaltet wird, so wird das Sperrelement 5 gemäß Fig. 2 nach links
bewegt.
Nachdem das zugespitzte Ende des Nadelventilelements 7 durch die Wand 8 hindurchgeführt ist, wird weitere Flüssigkeitsströmung
durch den Zylinder 1 hindurch gesperrt. Wird das TJadelventilelement 7 dann weiter nach links bewegt, so wird
der Druck auf der rechten Seite der Wand 8 verringert, wodurch
auch die Kraft verringert wird, die auf den oder Jeden Radbremszylinder einwirkt. Dadurch wird die Bremse gelöst,
und das zugeordnete Rad kann sich wieder drehen. Die Elektromagnetwicklung 4 w^r4-dann, ausÄesfihaltet, und das Sperr-
element 5 beginnt seine Bewegung nach rechts (Fig. 1 und 2) mit einer Geschwindigkeit, die durch die verschiedenen oben
genannten Faktoren bestimmt ist. Dadurch wird ein stetig zunehmender Flüssigkeitsdruck auf den oder jeden Radbremszylinder
geleitet; Herrschen die das Blockieren der Bremse bestimmenden Bedingungen noch vor, so wird die Elektromagnetwicklung
4 natürlich wieder eingeschaltet, und der vorstehend beschriebene Zyklus wiederholt sich. Während der
Zeit, in der das Nadelventilelement 7 durch die Wand 8 hindurchgeführt ist, wird der Flüssigkeitsdruck zwischen
der Wand 8 und dem Hauptbremszylinder natürlich erhöht, so daß eine größere Bremskraft auf die Räder ausgeübt wird,
denen die Vorrichtung nicht zugeordnet ist. Der Fahrer stellt dann ein Ansprechen des Pedals auf ein vorübergehend
blockiertes Rad fest.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Zylinder 1 mit Gewindeabschnitten 2 und 3
vorgesehen, der gleichfalls von einer Elektromagnetwicklung 4 umgeben ist. Das Sperrelement 10 hat jedoch die Form
eines Kolbens, der nicht mit Kanälen versehen ist. Der Kolben ist an~der Innenwand des Zylinders 1 durch einen
O-Ring 11 abgedichtet, wodurch eine Flüssigkeitsströmung durch den Zylinder 1 verhindert wird. Ein Nebenstromweg
verbindet eine Stelle 13 zwischen den Enden des Zylinders mit einer Stelle 14 zwischen der von dem Kolben 10 bei
ausgeschalteter Elektromagnetwicklung 4 eingenommenen Stellung (Fig. 3) und dem Radbremszylinder. Eine Rückführungsfeder 9 drückt den Kolben 10 in die in Fig. 3 gezeigte
Stellung.
Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen. In der in Fig. gezeigten Stellung, in der die Elektromagnetwicklung 4 ausgeschaltet
ist, kann die Bremsflüssigkeit in beiden Richtungen durch den Nebenstromweg 12 fließen. Das Bremssystem kann so-
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mit normal arbeiten. Wird die Elektromagnetwicklung 4
eingeschaltet, so wird der Kolben 10 gemeinsam mit dem Dichtungsring 11 nach links bewegt. Sobald der Dichtungsring
11 sich an dem Eintritt 13 des Nebenstromweges 12 vorbeibewegt hat, wird eine weitere Flüssigkeitsströmung durch
die Vorrichtung gesperrt. Bewegt sich der Kolben 10 dann weiter nach links, so wird der Druck auf der rechten Seite
des Kolbens 10 verringert, wodurch die Kraft an dem oder jedem Radbremszvlinder verringert wird. Dadurch wird die
Bremse gelöst, und das zugeordnete Rad kann sich wieder drehen. Im übrigen arbeitet dieses Ausführungsbeispiel
wie das zuvor beschriebene.
Die Erfindung besteht,also in einer Vorrichtung, mit der
eine Radblockierung unter verschiedenen Bedingungen verhindert wird und die einfach und billig aufgebaut ist.
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Claims (8)
- PatentansprücheAntiblockiervorrichtung für Fahrzeugbremsen, gekennzeichnet durch einen in einer einen Hauptbremszylinder mit einem oder mehreren Radbremszylindern verbindenden Leitung angeordneten Zylinder (1), in dem ein elektromagnetisch betätigbares Sperrelement (5) verschieblich gelagert ist und durch eine Vorspannvorrichtung (9) in eine eine Flüssigkeitsströmung durch den Zylinder (1) ermöglichende Stellung geführt ist, und durch eine derartige Anordnung des Sperrelements (5) relativ zu einer Elektromagnetwicklung (4), daß bei Einschaltung der Elektromagnetwicklung (4) infolge Verlagerung des Sperrelements (5) der Flüssigkeitsdruck auf der Radbremszylinderseite des Sperrelements (5) verringert und eine Flüssigkeitsströmung durch den Zylinder (1) hindurch gesperrt wird.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (5) mit einem länglichen Ventilelement (7) versehen ist, das in Längsrichtung des Zylinders (1) angeordnet ist und dem eine mit einer Öffnung versehene Wand (8) des Zvlinders (1) auf der Hauptbremszylinderseite derart zugeordnet ist, daß bei Einschaltung der Elektromagnetwicklung (4) das Ventilelement die Öffnung der Wand (8) verschließt und bei Weiterbewegung durch die Öffnung hindurch der genannte Druckabfall auf der Radbremszylinderseite auftritt.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilelement (7) an einem an dem Zylinder (1) verschieblichen Zylinderelement (5) befestigt ist, das so ausgebildet ist, daß es eine Flüssigkeitsströmung an ihm vorbei ermöglicht.
- 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement ein in dem Zylinder (1)909826/0812verschiebbarer Kolben (10) ist, daß der Zylinder (1) mit einem Nebenstromweg (12) verbunden ist, der an dem Kolben (10) vorbeiführt, und daß der Kolben (10) so angeordnet ist, daß er bei Einschaltung der Elektromagnetwicklung (4) den Nebenstromweg (12) verschließt und damit den Druckabfall auf der Radbremszylinderseite herbeiführt.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstromweg (12) eine außerhalb des Zylinders (1) angeordnete Leitung ist.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenstromweg durch mindestens eine Nute in der Zylinderwand gebildet ist.
- 7. Antiblockiersystem für Fahrzeuge mit einer Antiblockiervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die in einer einen Hauptbremszylinder mit einem oder mehreren Radbrems2ylihdern verbindenden Leitung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Elektromagnetwicklung (4) steuernde, einem oder mehreren Rädern zugeordnete Fühlervorrichtung vorgesehen ist, die ein Steuersignal für die Elektromagnetwicklung (4) bei oder vor Eintreten des Stillstands eines Rades abgibt.
- 8. Antiblockiersystem nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Einwegventil zum Druckausgleich an der Antiblockiervorrichtung durch Flüssigkeitsströmung in Richtung zum Hauptbrems zylinder.909826/0812
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