DE3603074C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen elektromagnetisch
betreibbaren Druckmodulator für blockiergeschützte
Bremsanlagen in Fahrzeugen.
Wenn eine bestimmte Verzögerungsschwelle des ge
bremsten Rades - beispielsweise 12 m/s2 -
überschritten wird, gibt die Antiblockiervorrich
tung ein elektrisches Signal, den Bremsdruck so
weit zu reduzieren bis eine zweite Verzögerungs
schwelle - beispielsweise 10 m/s2 - bei der das
überbremste Rad wieder anläuft unterschritten
wird.
Ist diese Schwelle erreicht, gibt die Antiblockier
vorrichtung ein elektrisches Signal, den Brems
druck wieder bis zur ersten Verzögerungsschwelle
zu erhöhen.
Dieser Bremsdruckauf- und -abbau wird mittels
eines Druckmodulators durchgeführt.
Üblicherweise werden solche Druckmodulatoren
hydraulisch über separate Pumpen angesteuert.
Nachteilig an einer derartigen Ausführung ist
einerseits, daß die Ansprechzeit des Druckmodu
lators stark abhängig von der Viskosität der
Hydraulikflüssigkeit sowie von der an
ihm anstehenden Druckdifferenz ist, andererseits, daß ein
hoher Bauaufwand betrieben werden muß und keine
exakte Regelung erreichbar ist. Ferner besteht die
Gefahr, daß ein Ausfall der Hydraulikpumpe im
ungünstigsten Fall dazu führt, daß das Fahrzeug
nicht oder nicht mehr ausreichend gebremst werden
kann.
Aus der DE-PS 26 48 042 ist eine magnetbetätigte
Modulator-Einrichtung bekannt geworden die dazu
dient ein durchdrehendes Rad abzubremsen, also
ähnlich einem Sperrdifferential wirkt.
Durch periodisches Erregen der Magnetspule pumpt
der Anker über ein an ihm befestigtes Pumpelement
Hydraulikflüssigkeit aus einer Pumpkammer in den
Radzylinder des durchdrehenden Rades und bremst
dieses so ab.
Zum Regeln des Bremsdruckes in einer Antiblockier
vorrichtung ist ein derartiger Modulator nicht
geeignet, da weder die Druckentlastung noch der
Druckaufbau definiert erfolgt.
Aus der DE-OS 19 16 662 (Fig. 2) ist eine Stellvorrichtung
für Bremsschlupfregler bekannt, bei der ein
Druckentlastungskolben über ein Hebelsystem mit dem
Anker eines Elektromagneten in Wirkverbindung steht.
Nachteilig dabei ist, daß die Verschiebekraft des Ankers
nicht linear ist (Kraft-Weg-Diagramm) und somit auch am
Druckentlastungskolben kein lineares Kraft-Weg-Verhalten
vorliegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen
elektromagnetisch betätigbaren Druckmodulator in
kompakter Bauweise zu schaffen, der in definierter
und reproduzierbarer Weise den Bremsdruck im
Radzylinder regelt, wenn der auf ihn vom Hauptzy
linder einwirkende Druck größer als der für eine
Blockierung des Rades notwendige ist.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Druckent
lastungskolben über eine veränderliche Übersetzung
so mit der auf den Anker des Elektromagneten
einwirkenden Druckfeder in Wirkverbindung steht,
daß aus der nichtlinearen Druckkraft des Ankers
eine lineare Kraft am Druckentlastungskolbens
resultiert, und daß der Druckentlastungskolben mit
einem Ventil in Wirkverbindung steht, so daß beim
Überschreiten eines vorgebbaren maximalen Brems
druckes der Radzylinder vom Hauptzylinder trennbar
ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Druckmodulators
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Vorteilhaft bei einer derartigen Modulatoreinrich
tung stellt sich dar, daß sie wegen ihrer kompak
ten Bauweise und dem daraus resultierenden geringen
Gewicht besonders geeignet für den Einbau in
Einspurfahrzeugen ist.
Außerdem ist der Druckmodulator so ausgebildet,
daß bei Systemstörungen immer eine ungeregelte
Abbremsung des Fahrzeuges möglich ist.
Nachfolgend wird die Erfindung näher beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 die Druckmodulatoreinrichtung mit Wegmeß
einrichtung in Grundstellung.
Fig. 2 die Druckmodulatoreinrichtung mit Kraftän
derungsgeschwindigkeits-Meßeinrichtung in
Grundstellung.
Fig. 3 ein Kraft-/Luftspalt-Diagramm des Ankers.
Fig. 4 ein Kraft-/Hub-Diagramm des Druckkolbens.
In Fig. 1 ist die Druckmodulator-Einrichtung
dargestellt die im wesentlichen aus folgenden
Bauteilen besteht:
dem Druckmodulator 1 mit dem darin angeordneten
Druckentlastungskolben 2 und dem Kugelsitzventil
3, der am Druckentlastungskolben 2 angeordneten
Wegmeßeinrichtung 4, dem Elektromagneten 5 mit dem
Anker 6 und der Spule 12, der als Kurvenscheibe
ausgebildeten veränderlichen Übersetzung 8 und der
Druckfeder 9.
In der gezeigten Grundstellung hält die sich in
einem am Elektromagneten 5 angeflanschten Gehäuse
10 abstützende Druckfeder 9 den Anker 6 über einen beidseitig
durch diesen hindurchgeführten Stößel
11 in der einen maximalen Luftspalt S ergebenen
Position und über das Stößelende 11 a sowie die auf
der Übersetzung 8 ablaufende Rolle 7 wird der
Druckentlastungskolben 2 auf seinem oberen Tot
punkt gehalten.
Ein am Druckentlastungskolben 2 angeordneter
Stößel 13 öffnet in dieser Stellung das Kugelsitz
ventil 3, so daß über den Druckraum 14 der Haupt
zylinder 15 mit dem Radzylinder 16 verbunden ist.
Der Druckentlastungskolben 2 steht mit einem Lage
meßsystem 4 in Verbindung, das mit einem Soll-
/Istwert-Vergleicher 17 verbunden ist, der das
gemessene Hubsignal mit dem von der Antiblockier
vorrichtung vorgegebenen Sollsignal vergleicht und
die Spule 12 des Elektromagneten 5 entsprechend
ansteuert.
Die Vorspannkraft der Druckfeder 9 ist so gewählt,
daß der Druckentlastungskolben 2 in seinem oberen
Totpunkt gehalten wird, so lange der im Hauptzy
linder 15 aufgebaute und über den Druckraum 14
auch an den Radzylinder 16 gelangende Bremsdruck
kleiner als der mit Sicherheit zum Blockieren des
Rades führende ist. Daraus folgt, daß der im
Hauptzylinder 15 aufgebaute Bremsdruck so lange
direkt an den Radbremszylinder 16 weitergeleitet
wird, wie er unterhalb des Blockierdruckes des
Rades liegt. Die Arbeitsweise des Druckmodulators
1 ist folgende:
Sowie der vom Hauptzylinder 15 kommende, im Druck
entlastungsraum 14 wirkende Druck einen bestimmten
Betrag - beispielsweise 60 bar - überschreitet,
wird der Druckentlastungskolben 2 gegen die Vor
spannkraft der Druckfeder 9 in Richtung unterer
Totpunkt verschoben. Der Stößel 13 kommt außer
Eingriff des Ventiles 3 und der Hauptzylinder 15
wird vom Radzylinder 16 getrennt.
Daraus folgt, daß selbst bei einer Panikbremsung,
bei der durchaus Drücke bis zu 150 bar im Hauptzy
linder 15 erreichbar sind, am Radzylinder 16 nur
die hier vorgesehenen 60 bar anstehen, was zu
einer hohen Entlastung der weiteren Bauteile
führt.
Nach einer entsprechenden Entlastung des Hauptzy
linders 15 wird der Druckentlastungskolben 2 durch
die Druckfeder 9 wieder in seine Grundstellung
geschoben und der Stößel 13 öffnet das Ventil 3.
Bei der geregelten Bremsung erkennt die Antiblockier-
Vorrichtung, daß der am Radzylinder 16 anstehende
Bremsdruck das nicht gezeigte Rad zum Blockieren
bringt. Die Spule 12 wird bestromt und der Anker 6
wird angezogen.
Wichtig ist dazu, daß der Elektromagnet 5 so
gewählt ist, daß dessen Kraftverlauf (Fig. 3)
grundsätzlich betragsgrößer als die Kennlinie der
Druckfeder 9 ist und die unterschiedlichen Stei
gungen der Übersetzung 8 der Summe aus nichtli
nearer Ankerkraft und nichtlinearer Federkraft so
angepaßt sind, daß sich am Druckentlastungskolben
2 ein linearer Kraftverlauf (Fig. 4) einstellt.
In dem Augenblick in dem der Anker angezogen wird,
wird der Druckentlastungskolben 2 durch die Kraft
des auf ihn einwirkenden Druckes in Richtung
unterer Totpunkt verschoben.
Der Stößel 13 kommt dabei außer Eingriff des
Kugelsitzventiles 3 und der Hauptzylinder 15 wird
vom Druckentlastungsraum 14 und damit vom Radzy
linder 16 getrennt.
Mit zunehmender Vergrößerung des Druckraumes 14
sinkt der auf den Radzylinder 16 wirkende Brems
druck und über das Wegmeßsystem 4 wird der Istwert
der Volumenänderung mit dem Sollwert der Druckre
duzierung verglichen und die Spule 12 entsprechend
erregt.
Sowie das Rad die zweite Verzögerungsschwelle
(10 m/s2) unterschreitet, also das gebremste Rad
wieder beschleunigt, gibt die Antiblockiervorrich
tung das Signal den Bremsdruck wieder zu erhöhen.
Die Erregung der Spule 12 wird zurückgenommen.
Daraus resultiert, daß die Druckfeder 9 den Anker
6 zurückschiebt und somit der Druckentlastungskol
ben 2 über den Stößel 11 a und die Rolle 7 entlang
der Kurvenscheibe 8 in Richtung oberer Totpunkt
geschoben wird. Durch die Verkleinerung des Druck
raumes 14 erhöht sich der Bremsdruck im Radzy
linder 16. Es ist selbstverständlich, daß auch
hierbei der Istwert der Volumenänderung mit dem
Sollwert der Bremsdruckzunahme verglichen und die
Spule 12 entsprechend erregt wird. Wenn die obere
Verzögerungsschwelle (12 m/s2) wieder erreicht
ist, beginnt ein erneuter Regelzyklus.
Der kontinuierliche Druckauf- bzw. -abbau erfolgt
solange, bis das Fahrzeug zum Stillstand gekommen
ist, bzw. bis der vom Hauptzylinder 15 auf das
Ventil 3 wirkende Druck kleiner als der Druck im
Druckraum 14 ist.
Fig. 2 zeigt die Druckmodulatoreinrichtung mit
einem Element zum Ermitteln der Kraftänderungsge
schwindigkeit der Druckfeder 9.
Die Wirkungsweise des Druckmodulators 1 ist die
selbe wie zuvor beschrieben.
Ein der Druckfeder 9 nachgeschalteter Piezoquarz
4 a gibt entsprechend der auf ihn einwirkenden
Kraftänderungsgeschwindigkeit Spannungssignale an
den Soll-/Istwert-Vergleicher 17 a des geschlos
senen Lageregelkreises der wiederum den Elektro
magneten 5 entsprechend erregt.
Der Vorteil einer derartigen Regelung ist, daß der
Piezoquarz 4 a als passives Element keiner elektri
schen Energiezufuhr von außen bedarf, und daß er
als Massenartikel preiswert herstellbar ist.
Claims (6)
1. Elektromagnetisch betreibbarer Druckmodulator,
insbesondere für blockiergeschützte Bremsan
lagen in Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckentlastungskolben (2) so über eine
sich ändernde Übersetzung (8) mit der auf den
Anker (6) einwirkenden Druckfeder (9) des Elek
tromagneten (5) in Wirkverbindung steht, daß
aus der nichtlinearen Druckkraft der Feder (9)
eine lineare Kraft am Druckentlastungskolben
(2) resultiert.
2. Druckmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Druckentlastungskolben (2)
mit einem Ventil (3) in Wirkverbindung steht,
so daß bei Überschreiten eines vorgebbaren
maximalen Bremsdruckes der Radzylinder vom
Hauptzylinder trennbar ist.
3. Druckmodulator nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die sich ändernde Übersetzung
(8) durch eine an den Kraft-/Weg-Verlauf der
Druckfeder (9) angepaßte Kurvenscheibe aus
bildbar ist.
4. Druckmodulator nach einem oder mehreren der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verschiebeweg des Druckentlastungskol
bens (2) kontinuierlich über ein Wegemeßsystem
(4) ermittelbar ist, das über einen elektro
nischen Lageregelkreis mit dem Regelkreis der
Blockierschutzschaltung in Wirkverbindung
steht.
5. Druckmodulator nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
mittels eines Piezoquarzes (4 a) die Kraftän
derungsgeschwindigkeit des Ankers (6) konti
nuierlich über die mit dem Anker (6) in Wirk
verbindung stehende Druckfeder (9) ermittelbar
ist und der Piezoquarz (4 a) über einen geschlos
senen elektronischen Regelkreis mit dem Regel
kreis der Blockierschutzschaltung in Wirkver
bindung steht.
6. Druckmodulator nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Vorspannkraft der Druck
feder (9) in Grundstellung des Ankers (6)
abhängig ist vom Produkt aus vorgebbarem maxi
malem Bremsdruck und der Steigung der sich ändernden
Übersetzung (8) in der Grundstellung
des Druckentlastungskolbens (2).
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