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Vorrichtung zur Bremsdrucksteuerung in
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Antiblockierregelanlagen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur Bremsdrucksteuerung in Antiblockierregelanlagen, insbesondere für Kraftfahrzeuge,
bei denen die Drehgeschwindigkeiten der Räder durch Meßfühler erfaßt, einer Schlupfüberwachungseleronik
zugeführt und mit einem der Fahrzeuggeschwindigkeit proportionalen Referenzsignal
verglichen werden, bei denen zwischen einer Bremsdruckquelle und Radbremszylindern
erste Ventile zur Unterbrechung dieser Verbindung angeordnet sind und die Radbremszylinder
über zweite Ventile und Drosselstellen mit einem drucklosen Behälter verbindbar
sind, wobei die ersten und zweiten Ventile durch Ausgangssignale der Schlupfüberwachungselektronik
betätigbar sind, und bei denen Mittel zur.
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Beeinflussung des Druckgradienten in der Druckabsenkphase vorgesehen
sind.
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In Antiblockiersystemen ist es üblich, den von einer Bremsdruckquelle
aufgebrachten Druck in Abhängigkeit vom Radschlupf derart zu modulieren, daß ein
Blockieren eines oder mehrerer Fahrzeugräder nicht stattfindet. Zu diesem Zweck
ist häufig zwischen aer Bremsdruckquelle und dem Radbremszylinder ein Ventil angeordnet,
das in der unbetätigten Ruhe lage eine Verbindung zwischen der Bremsdruckquelle
und dem Radbremszylinder freigibt und diese Verbindung bei Erregung sperrt. Ferner
ist mit dem Radbremszylinder ein weiteres Ventil verbunden, das normalerweise gesperrt
ist und bei entsprechender Erregung eine Verbindung zwischen dem Radbremszylinder
und einem drucklosen Behälter freigibt, so daß bei entsprechenden Steuersignalen
Druckflüssigkeit aus dem mit dem Radbremszylinder verbundenen Abschnitt der Bremsanlage
entnommen wird,
wodurch eine Bremsdrucksenkung bzw. eine Wiederbeschleunigung
am Fahrzeugrad eintritt.
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In der Druckabsenkphase, in der beide Ventile erregt sind, so daß
die Verbindung zwischen Bremsdruckquelle und Radzylinder gesperrt und die Verbindung
zwischen Radbremszylinder und druck losem Behälter freigegeben ist, hat es sich
gezeigt, daß der Druckgradient zunächst sehr steil ist und sich bei weiterer Druckerniedrigung
im Radzylinder immer weiter abflacht.Dies hat zur Folge, daß Druckänderungen im
unteren Druckbereich nur innerhalb relativ großer Zeiträume herbeiführbar sind.
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Eine Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen zur Beeinflussung
des Druckgradienten in der Druckabsenkphase ist aus der DE-OS 21 54 227 bekannt.
Die bekannte Bremsanlage weist ein erstes elektromagnetisch betätigbares 2/2-Wege-Ventil
zwischen einer Bremsdruckquelle und einer Radbremse auf, das im unerregten Ruhezustand
diese Verbindung freigibt. Stromab des ersten 2/2-Wege-Ventils ist ein zweites Wege-Ventil
angeschlossen, das im unerregten Zustand eine Verbindung zwischen Radbremszylinder
und einem drucklosen Behälter sperrt und diese Verbindung bei entsprechender Erregung
freigibt.
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Zwischen dem zweiten Wege-Ventil und dem druck losen Behälter befindet
sich eine weitere Drucksteuereinrichtung zur Beeinflussung des Druckgradienten.
Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem gedichtet in einer Gehäusebohrung
verschiebbaren Kolben der über eine Drosselstelle verfügt. Steuern in der Druckabsenkphase
beide Wege-Ventile um, so wird der mit der Drosselstelle versehene Kolben vom Druck
im Radbremszylinder beaufschlagt und relativ rasch gegen die Kraft einer Druck feder
verschoben, wodurch ein relativ schneller Druckabbau in dem mit dem Radbremszylinder
verbundenen Abschnitt der
Bremsanlage eintritt. Wenn der Kolben
in seine Endlage gelangt ist, ist eine weitere Druckmittelentnahme aus dem Raubremszylinder
nur noch über die Drosselstelle des Kolbens möglich.
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Mit einer derart aufgebauten Bremsanlage ist in der Druckabsenphase
also ein Druckverlauf erreichbar, der in einem ersten Zeitintervall einen relativ
großen und in einem sich daran anschließendenrzweiten Zeitintervall einen relativ
kleinen Druckgradienten aufweist. Durch einen derartigen Druckverlauf soll bei der
bekannten Bremsanlage erreicht werden, daß sich der Druckgradient allmählich an
die sich unter Umständen an eine Druckabsenkphase anschließende Druckkonstanthaltephase
annähert.
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Insgesamt gesehen ist die Anlage also relativ träge, was sich in bestimmtwn
Anwendungsfällen positiv, in anderen allerdings negativ auswirken kann.
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Die vorliegende Erfindung hat es sich daher zur Aufgabe gemacht, eine
Vorrichtung mit den eingangs genannten Merkmalen derart auszubilden, daß sich in
der gesamten Druckabsenkphase ein möglichst gleichbleibender Druckgradient einstellt.
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Erfinaungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß den Drosselstellen
normalerweise gesperrte Bypass-Leitungen zugeordnet sind, die in der Druckabsenkphase
unterhalb eines einstellbaren Bremsdrucks durch dritte Ventile freigebbar sind.
Bei dieser Anordnung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß unterhalb
eines bestimmten Minde stbremsctrucks der Strömungsquerschnitt zwischen dem Radbremszylinder
und dem drucklosen Behälter ingesamt vergrößert ist, so daß Druckabfallgeschwindigkeit
im Bereich niedriger Drücke entsprechend erhöht ist. Vorzugsweise sirjd die ersten
und zweiten Ventile elektromagnetisch
und das dritte Ventil hydraulisch
steuerbar. Diese Ausgestaltung kommt der Forderung entgegen, bei Antiblockiersystemen
die Anzahl der elektromagnetisch betätigbaren Ventile zu minimieren. Die Tendenz
zur Minimierung der elektromagnetisch betätigbaren Ventile folgt aus den nicht unerheblichen
Kosten für derartige Geräte. Zur hydraulischen Ansteuerung des dritten Ventils wird
in vorteilhafter Weise unmittelbar der Radzylinderdruck herangezogen, der das dritte
Ventil oberhalb des einstellbaren Mindestbremsdrucks in der Sperrstellung hält und
das dritte Ventil in die Durchgangsstellung schaltet, sobald der eingestellte Mindestbremsdruck
unterschritten ist. Es ist alternativ jedoch ohne weiteres möglich, auch das dritte
Ventil elektromagnetisch anzusteuern. Dies geschieht vorteilhafterweise dadurch,
daß der Radzylinderdruck durch mit der Schlupfüberwachungselektronik verbundene
Meßfühler erfaßbar ist und mit einem dem Mindestbresmdruck proportionalen Referenzwert
verglichen wird, bei dessen Unterschreitung ein Betätigungssignal für die dritten
Ventilmittel erzeugt wird. In diesem Fall erfolgt die Signalverarbeitung durch die
Schlupfüberwachungselektronik.
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Wir Die hydraulische Ansteuerung des dritten Ventils bevorzugt, so
gelangt man zu einer konstruktiv einfachen Lösung, wenn jedes der dritten Ventile
im wesentlichen als ein vom Radzylinderdruck gegen eine Federkraft in einer Zylinderbohrung
verschiebbarer Kolben ausgebildet ist.
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Wenn zusätzliche Maßnahmen zur Einstellung der Federkraft vorgesehen
sind, läßt sich der öffnungsdruck des dritten Ventils optimal an die systemgebundenen
Gegebenheiten anpassen. Der konstruktive Aufbau des dritten Ventils bei hydraulischer
Ansteuerung ist in vorteilhafter weise so gewählt, daß der Kolben des dritten Ventils
mit einer
Stirnfläche einen eine Druckfeder aufnehmenden Raum, der
eine Verbindung zum drucklosen Behälter besitzt,begrenzt und daß ein von der anderen
Stirnfläche des Kolbens begrenzter Raum mit dem Radzylinderdruck beaufschlagt ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des ErfLndungsgegenstandes ist
vorgesehen, daß der Kolben des dritten Ventils über einen Druckmittelkanal vom Raum
zu seiner Mantelfläche verfügt, daß ein zum zweiten Ventil führender Radialeinlaß
in diese Zylinderbohrung mündet und daß der Druckmittelkanal unterhalb des Mindestbremsdrucks
mit dem Radialeinlaß zur Überdeckung gebracht ist.
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Um ein relativ ruhiges Regelverhalten des Antiblockierregelsystems
zu erreichen, sind zwischen den Radzylindern und den ersten Ventilen Drosselstellen
vorgesehen. Die ersten und zweiten Ventile sind vorzugsweise als 2/2-Wege-Ventile
ausgebildet. Dies erschließt die Möglichkeit, neben einer Druckaufbauphase und einer
Druckabsenkphase auch eine Druckkonstanthaltephase vorzusehen, da es bei gewissen
Reibwertverhältnissen zwischen Fahrbahn und Fahrzeugbereifung zur Vermeidung von
Blockierzuständen bereits ausreichend sein kann, den Bremsdruck beim Erreichen kritischer
Schlupfwerte für eine gewisse Zeit konstant zu halten. Anstelle zweier 2/2-Wege-Magnetventile
kann jedoch auch ein 3/2-Wege-Ventil eingesetzt werden, wobei zwar Fertigungskosten
eingespart werden, die Möglichkeit einer Druckkonstanthaltung über einen längeren
Zeitraum jedoch nicht gegeben ist.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand von Fig.
1 und 2 der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 den schematischen Aufbau einer Antiblockierregelanlage
und Fig. 2 den in dieser Antiblockierregelanlage erzielbaren- Druckverlauf in einem
Diagramm In Fig. 1 ist mit 1 eine Bremsdruckquelle bezeichnet, die in herkömmlicher
Weise aufgebaut ist und im wesentlichen aus einem in einer Gehäusebohrung 2 verschiebbar
angeordneten Hauptzylinderkolben 3 besteht, der über eine Kolbenstange 4 durch ein
Bremspedal 5 verschiebbar ist.
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Die Bremsdruckquelle 1 verfügt über eine durch Krafteinwirkung auf
das Bremspedal 5 unter Druck setzbare Arbeitskammer 6, die über eine Druckleitung
7 mit einem elektromagnetisch, betätigbaren, stromlos offenen Ventil 8 verbunden
ist. Vom Ventil.8 führen Druckleitungen 9,10,über eine Drosselstelle 11 zu einem
Radbremszylinder 12.
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Ferner ist der Radbremszylinder 11 über die Druckleitung 1o sowie
eine weitere Druckleitung 13 mit einem elektromagnetisch betätigbaren, normalerweise
geschlossenen Ventil 14 verbunden. In der Druckleitung 13 ist eine weitere Drosselstelle
15 angeordnet. Das Ventil 14 steht andererseits über Druckleitungen 16,17 mit einem
drucklosen Behälter 18 in Verbindung.
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Parallel zur Drosselstelle 15 ist eine Bypass-Leitung 19,20 angeordnet,
die durch ein drittes Ventil steuerbar ist. Das dritte Ventil 21 ist hydraulisch
steuerbar und besteht im wesentlichen aus einem in einer Gehäusebohrung 22 geführten
Kolben 23, der mit einer Stirnfläche 24 einen Raum 25 begrenzt, der über die Druckleitungen
19,10 eine
Verbindung zum Radbremszylinder 12 hat. Die andere Stirnfläche
26 des Kolbens 23 teilt vom Gehäuse einen Raum 27 ab, der über eine Druckleitung
28 und die Druckleitung 17 eine Verbindung zum drucklosen Behälter 18 hat.Der Kolben
23 weist ferner einen Druckmittelkanal 29 zu seiner Mantelfläche auf. In die Gehäusebohrung
mündet ein Radialeinlaß 30, der sich in die Druckleitung 20 fortsetzt. Im Raum 27
des dritten Ventils 21 ist eine Druckfeder 31 angeordnet. Nachfolgend soll unter
Zuhilfenahme des Druckdiagramms in Fig. 2 die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten
Bremsanlage erläutert werden, wobei Ausgangspunkt der Betrachtungen ein Zustand
ist, in der eine Kraft auf das Bremspedal 5 ausgeübt wird und die Arbeitskammer
6 drucklos ist. Mit Ausnahme des Kolbens 23 des Ventils 21 nehmen daher alle beweglichen
Teile der Bremsanlage nach Fig. 1 die dargestellte Ruhelage ein. Dieser Betriebszustand
entspricht dem Zeitpunkt to im Druckdiagrar, nach Fig. 2 . Der Kolben 23 des Ventils
21 befindet sich durch Kraftbeaufschlagung der Druckfeder 31 in einer in der Darstellung
unteren Endstellung, in der der Raum 25 ein minimales Volumen hat.
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Wird eine Kraft auf das Bremspedal 5 ausgeübt, so wird die Arbeitskammer
6 unter Druck gesetzt, wodurch infolge der Druckleitungen 7,9,10 und des in der
Offenstellung befindlichen Ventils 8 ein Druck im Radbremszylinder 12 aufgebaut
wird. Der Druck im Radbremszylinder 12 gelangt ferner über die Druckleitungen 1o,19
zum Raum 25 des Ventils 21 und verschiebt den Kolben 23 gegen die Kraft der Druckfeder
31 in die in der Darstellung gez.eigte obere Endstellung. Somit sind die Druckleitungen
19,20 voneinander getrennt.
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Es sei weiterhin angenommen, daß der im Radbremszylinder 12 aufgebaute
Bremsdruck zum Zeitpunkt t1 einen Wert Pl
erreicht, bei dem eine
den Drehbewegungszustand des Rades überwachende Schlupfüberwachungselektronik einen.
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drohenden Blockierzustand erkennt. Infolgedessen gibt die nicht dargestellte
und nicht weiter erläuterte Schlupfüberwachungselektronik ein Betätigungssignal
an das Ventil 8 ab, das in den Sperrzustand gelangt und die Verbindung zwischen
der Bremsdruckquelle 1 und dem Radbremszylinder 12 unterbricht. Wie aus Fig. 2 ersichtlich
ist, bleibt dieser Betriebszustand bis zum Zeitpunkt t2 erhalten. Zwischen den Zeitpunkten
t1 und t2 bleibt der Druck im Radzylinder 12 auf dem Wert P1, bei dem das Ventil
8 betätigt wurde.
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Wenn die Schlupfüberwachungselektronik erkennt, daß zur Abwendung
des drohenden Blockierzustandes eine Druckabsenkung im Radzylinder 12 erforderlich
ist, wird ein entsprechender Befehl an das Ventil 14 abgegeben, das nun zusätzlich
zum Ventil 8 in die Betätigungsstellung gelangt, in der die Druckleitungen 13, 16
miteinander verbunden sind und eine Druckmittelentnahme aus dem Radbremszylinder
ermöglicht ist. Bei der Druckabnahme im Radbremszylinder 12 sinkt in gleichem Maße
auch der Druck im Raum 25, wodurch der Kolben 23 des Ventils 21 durch Kraftbeaufschlagung
durch die Druckfeder 21 allmählich in eine Stellung verschoben wird, in der der
Druckmittelkanal 29 und der Radialeinlaß 30 zur Uberdeckung gelangen. Dieser Zustand
soll zum Zeitpunkt t3 bei einem Druck P2 erreicht sein. Es besteht nun eine Verbindung
zwischen den Druckmittelleitungen 19,20, wodurch der für das aus dem Radbremszylinder
abströmende Druckmittel zur Verfügung stehende Leitungsquerschnitt insgesamt vergrößert
ist.
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Entsprechend dieser Vergrößerung des Leitungsquerschnitts wird die
Druckabnahme im Radbremszylinder 12 beschleunigt, was dem Kurvenstück zwischen den
Zeitpunkten t3 und t4 im Diagramm nach Fig. 2 entspricht. Zum Zeitpunkt t4 sei
der
im Radbremszylinder 13 vorherrschende Druck auf einen Wert P3 abgesunken. Zum Zeitpunkt
t4 hat die Schlupfüberwachungselektronik festgestellt, daß der Bremsdruck im Radbremszylinder
12 ausreichend tief anyesenkt worden ist.Daraufhin wird das Ventil 14 in seine Ruhestellung
zurückgeschaltet, wodurch zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 eine mehr oder weniger
kurze Druckkonstanthaltephase ausgelöst wird, in der der Druck im Radbremszylinder
12 auf dem Wert t3 bleibt. Zum Zeitpunkt t5 hat sich der Drehbewegungszustand des
Rades soweit erholt,daß erneut Druck in den Radbremszylinder 12 eingeleitet werden
kann. Zu diesem Zweck wird dann auch'das Ventil 8 durch Fortfall des Betätigungssignals
in die in Fig. 1 gezeigte Ruhestellung zurückgeschaltet.