DE3705897A1 - Anti-blockiervorrichtung fuer die raeder eines motorfahrzeuges - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anti- Blockiervorrichtung für die Räder eines Motorfahrzeuges, welches ein Bremssystem aufweist, das einen mit den Bremsen verbundenen Hauptbremszylinder umfaßt.

Der spezielle erfindungsgemäße Gegenstand bezieht sich auf eine Anti-Blockiervorrichtung, die folgende Teile umfaßt:
elektrisch gesteuerte pneumatische, hydraulische oder pneumo-hydraulische Ventilvorrichtungen, die dazu angeordnet sind, den Bremsvorgang dadurch zu unter­ brechen, daß die Bremsen mit einer Ablaufleitung verbunden werden, und
eine elektronische Steuereinheit, die mit den Ventil­ vorrichtungen verbunden ist und zusätzlich Sensoren zur Aufnahme der Rotationsgeschwindigkeit des Rades umfaßt, wobei die Einheit dazu vorgesehen ist, im Fall des Blockierens der Räder aufeinanderfolgende Brems- und Bremslösezyklen durch die Ventile zu bewirken, wobei in den Ventilen zumindest ein Bereich definiert ist, in welchem der Druck unmittelbar mit dem auf die Bremsen wirkenden Druck korreliert ist.

In der italienischen Patentanmeldung mit der Nummer 67 710-A/85 ist ein hydraulisches Bremssystem mit vakuumbetriebener pneumatischer Servosteuerung beschrieben, welche eine Anti-Blockiervorrichtung für Räder der obigen Bauart umfaßt. Diese Vorrichtung beinhaltet ein elektromagnetisches Ventil, welches zwischen dem Hauptbremszylinder und den Bremsen angeordnet ist und dazu vorgesehen ist, den Bremsvorgang dadurch zu unterbrechen, daß die Bremsen mit der Abfluß­ leitung verbunden werden, und weiter ein pneumo- hydraulisches Stellglied, das mit der Abflußleitung verbunden ist und einen pneumatischen Steuerkreis aufweist, der mit der pneumatischen Servosteuerung verbunden ist. Wenn die Räder blockieren, verursacht die elektronische Einheit dieser Vorrichtung mittels des elektromagnetischen Ventils eine erste Unterbrechung des Bremsvorganges und dann darauffolgende Brems- und Bremslösezyklen mittels des Schließens, unter Druck Setzens und Öffnens der Abflußleitung mittels des pneumo-hydraulischen Stellglieds.

Die bekannte Anti-Blockiervorrichtung gemäß obiger Beschreibung kann zu einem Preis hergestellt werden, der mit dem einer vollständig pneumatischen Vorrichtung vergleichbar ist, wobei allerdings im Vergleich dazu eine wesentlich kürzere Bedienungszeit erreicht wird.

Die zuvor beschriebene pneumo-hydraulische Anti- Blockiervorrichtung hat tatsächlich Bedienungszeiten, die vergleichbar sind mit solchen der wesentlich komplizierter aufgebauten und teureren vollständig hydraulischen Vorrichtung. Neben der zuletzt genannten Ausführungsform sind insbesondere Anti-Blockier­ vorrichtungen bekannt, in denen der hydraulische Druck, der während der Bremsphasen durch eine Steuereinheit gesteuert wird und auf die Bremsen wirkt, in einer gesteuerten Art und Weise mittels einer hydraulischen Einheit reduziert wird, so daß er eine lineare Abnahme mit einem vorher bestimmten konstanten negativen Gradienten aufweist. Folglich ist die Dauer von jeder Brems-Loslaßphase in derartigen Vorrichtungen un­ mittelbar mit der Abnahme des hydraulischen Drucks, welcher auf die Bremsen wirkt, korreliert. Die Steuereinheit in solchen Vorrichtungen kann dadurch sehr genau die so bewirkte Druckreduktion abschätzen und folglich einen optimierten Druckanstieg bei der unmittelbar danach angesteuerten Bremsphase bewirken. In derartigen Vorrichtungen der vollhydraulischen Bauweise gemäß dem Stand der Technik werden diese fort­ schrittlichen Eigenschaften mittels sehr komplexer und teurer Vorrichtungen erhalten, die ihre Anwendung nur auf Autos höchster Qualität begrenzen.

In der pneumo-hydraulischen Anti-Blockiervorrichtung gemäß der italienischen Patentanmeldung Nr. 67 710-A/85 verläuft die Abnahme des hydraulischen Drucks, welcher auf die Bremsen während des Bremsnachlaßzyklusses wirkt in einer nicht-linearen Art und Weise mit einem Verlauf, der grob mit einer exponentiell abnehmenden Kurve verglichen werden kann. Folglich kann in einer derartigen Vorrichtung die Dauer des gesteuerten Bremsnachlasses nicht eine genaue wiederholbare Anzeige der Abnahme im Bremsdruck, welcher durch die Steuer­ einheit in jedem Bremsnachlaßzyklus bewirkt wird, zur Verfügung stellen. Daher ist es nicht in jedem Bremszyklus, der durch die Steuereinheit gesteuert wird, möglich, den auf die Bremsen angewandten Druck zu optimieren und dadurch ist der auf die Bremsen während dieser Zyklen einwirkende Druck oft größer oder geringer als der Optimalwert.

Es besteht die erfindungsgemäße Aufgabe, eine Anti- Blockiervorrichtung der obengenannten Gattung zur Verfügung zu stellen, in der es möglich ist, die Verminderung des auf die Bremsen wirkenden Drucks während den durch die Steuereinheit gesteuerten Bremslockerungsphasen genau zu steuern und es dadurch möglich ist, den Anstieg des Drucks während der Bremsphasen in optimaler Weise zu steuern, wobei die obengenannten Unzulänglichkeiten vermieden werden und Eigenschaften erreicht werden, die vergleichbar mit solchen der bekannten und sehr teuren vollständig hydraulisch gesteuerten Systeme sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer pneumo-hydraulischen Anti-Blockiervorrichtung der obengenannten Gattung mit den Merkmalen des kenn­ zeichnenden Teils des Hauptanspruchs gelöst.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispieles. Die beigefügte Figur zeigt ein Diagramm eines hydraulischen Systems mit einer vakuumgesteuerten pneumatischen Servosteuerung und einer erfindungsgemäßen pneumo-hydraulischen Anti- Blockiervorrichtung.

In der Figur wird ein hydraulischer Bremshauptzylinder­ kreis für die Bremsen F der Räder eines Motorfahrzeuges mit 10 bezeichnet. Der Zylinder 10 ist über ein Steuerpedal 12 mittels einer Vakuumservobremse bekannter Bauart, welche einen pneumatischen Zylinder umfaßt, steuerbar. Der Hauptzylinder 10 ist mit einem Vor­ sorgungsreservoir 16 und über eine Leitung 20 mit den hydraulischen Stellgliedern 18 der Bremsen F verbunden.

In der dargestellten Ausführungsform ist die Leitung 20 über ein elektromagnetisches Ventil 22 mit einer Leitung 24 verbunden, die mit einem hydraulischen Bremsstellglied 18 konventioneller Bauart verbunden ist. Das Ventil 22 ist ein Dreiwegeventil, welches bei 22 a mit der Leitung 20, bei 22 b mit der Leitung 24 und bei 22 c mit einer Auslaufleitung 26, welche mit dem Reservoir 16 verbunden ist, verbunden ist.

Das elektromagnetisches Ventil 22 wird über eine elektronische Einheit 28 gesteuert, welche mit einem elektrischen Sensor 30 verbunden ist, um die Rotations­ geschwindigkeit der Räder aufzunehmen.

Das elektromagnetische Ventil 22 steht normalerweise in der Anordnung gemäß der Fig. 1 nicht unter Strom und verschließt den Ausgang 22 c. Die Auslaufleitung 26 ist mit einem pneumo-hydraulischen Stellglied 32 verbunden, welches einen pneumatischen Zylinder 34 mit einer ersten Kammer 36 und einer zweiten Kammer 38, umfaßt welche durch eine federnde Zwischenwand 40, die mit einem Kolben 42 verbunden ist, abgeteilt sind.

Der pneumatische Zylinder 14 der Servobremse umfaßt eine erste Kammer 43, die mit einer Vakuumquelle D (bei­ spielsweise dem Ansaugkrümmer des Fahrzeugsmotors mit innerer Verbrennung) und einer zweiten Kammer 44 umfaßt, welche, wie allgemein bekannt, mit der Kammer 43 kommuniziert, wenn das Bremspedal 12 nicht betätigt wird, und mit der Atmosphäre kommuniziert, wenn das Pedal betätigt wird.

Die erste Kammer 43 des pneumatischen Zylinders der Servobremse kommuniziert mit der zweiten Kammer 38 des pneumo-hydraulischen Stellgliedes 32 über eine Leitung 46.

Die Leitung 46 ist ebenfalls mit der ersten Kammer 36 des pneumo-hydraulischen Stellglieds über einen ersten Leitungsteil 48 und einen zweiten Leitungsteil 50 verbunden. Zwischen den Teilen 48 und 50 ist ein elektromagnetisches Dreiwegeventil 52 vorgesehen mit einem ersten Ausgang 52 a, welcher mit der Leitung 48 verbunden ist, einem zweiten Ausgang 52 b, der mit der Leitung 50 verbunden ist und einem dritten Ausgang 52 c, der mit der Leitung 54 verbunden ist, welche mit der zweiten Kammer 44 des pneumatischen Zylinders der Servobremse 14 verbunden ist.

Das pneumo-hydraulische Stellglied 32 umfaßt einen hydraulischen Teil mit einem Kolben 56, der eine zentrale Öffnung 58 aufweist, die dem Kolben 42 gegenüberliegt und zu diesem hin ausgerichtet ist. Der Kolben 56 ist verschieblich in einem Zylinder 60 gelagert, wobei er mit der Ausflußleitung 26 kommuniziert.

Der Kolben 42 hat ein Ende 42 a, das als Verschluß wirkt, der in einer Kammer 62 oberhalb des Kolbens 56 eintaucht. Die Kammer 62 kommuniziert mit dem hydraulischen Flüssigkeitsreservoir 16 über eine Leitung 64 und der Verschluß 42 a ist normalerweise von dem Kolben 56 abgehoben. Dieser Verschluß ist dazu angeordnet, um mit einem kreisförmigen Ventilsitz 58, wie weiter unten ausführlicher beschrieben wird, zusammenzuwirken, wobei der Ventilsitz 58 a durch den Rand der Öffnung 58, die in das Innere der Kammer 62 ragt, gebildet wird.

Ein elektrischer Drucksensor 70 wird in der Leitung 50 zwischen dem Ausgang 52 b des elektromagnetischen Ventils 52 und der Kammer 36 der pneumo-hydraulischen Einheit 32 zwischengefügt. Dieser Drucksensor ist vorzugsweise der Bauart, die Dehnungsmeßstreifenübertragungsglieder umfaßt, welche durch Dickfilmwiderstände gebildet werden, welche die bekannten Eigenschaften von Piezowiderständen aufweisen.

Der Ausgang des Sensors 70 ist mit der elektronischen Steuereinheit 28 verbunden.

Wenn das Pedal 12 losgelassen wird, befindet sich der hydraulische Kreislauf, welcher die Leitungen 20, 24, 26 und 64 umfaßt bei einem Relativdruck von 0, während der pneumatische Kreislauf, welcher die Leitungen 46, 54, 50, 48 und 46 umfaßt, an einem Vakuum anliegt, indem er in Verbindung mit der Vakuumquelle D steht.

Wenn das Pedal 12 der Bremse heruntergetreten wird, setzt der Zylinder 10 die Leitungen 20 und 24 unter Druck und steuert das hydraulische Stellglied 18 der Bremsen F. Wenn die Räder des Motorfahrzeuges während des Bremsvorganges nicht blockieren, bleibt der hydraulische Kreis stromabwärts vom Ausgang 22 d des elektromagnetischen Ventils 22 bei einem Relativdruck von 0, wobei dieser Ausgang geschlossen bleibt. Während des Bremsvorganges wird die zweite Kammer 44 des pneumatischen Zylinders 14 der Servobremse mit der Atmosphäre verbunden, so daß die Leitungen 54 ebenfalls atmosphärischen Druck enthält. Da der Verschluß 52 c des Dreiwegeventils 52 geschlossen bleibt, wirkt dieser Druck nicht auf das pneumo-hydraulische Stellglied, das weiterhin nicht wirkt. Für den Fall, daß die Räder während des Bremsvorganges blockieren, gibt der Sensor 30 entsprechende Signale an die Steuereinheit 28 weiter, welche angeordnet ist, um das Dreiwegeventil 22 bei einem solchen Ereignis zu betätigen, so daß der Ausgang 22 a geschlossen und der Ausgang 22 c geöffnet wird, so daß der hydraulische Druck, welcher auf das hydraulische Stellglied 18 wirkt, in das Reservoir 16 über die Leitung 24 und 26, die Öffnung 58 im Kolben 56 und die Leitung 64 abgeleitet werden kann.

Unmittelbar darauf beginnen das abgebremste Rad oder die abgebremsten Räder wieder zu rotieren, der Sensor 30 gibt entsprechende Signale an die Steuereinheit 28, welche in dieser Situation das elektromagnetische Ventil 52 betätigt, so daß der Ausgang 52 c geöffnet wird und der Ausgang 52 a geschlossen wird. In der Folge wird die Kammer 36 des pneumo-hydraulischen Stellglieds 32 über die Leitungen 50 und 54 und die zweite Kammer 44 des pneumatischen Zylinders der Servobremse 14 wieder atmosphärischen Druckverhältnissen ausgesetzt, während die Kammer 33 weiterhin über die Leitung 46 mit der Kammer 43 der Servobremse 14, an welcher Vakuum anliegt, verbunden ist. Die Druckdifferenz zwischen der Kammer 36 und der Kammer 38 des pneumo-hydraulischen Stellgliedes bewirkt eine entsprechende Bewegung der Trennwand 40 und des damit verbundenen Kolbens in Richtung des durch­ brochenen Kolbens 56. Der Verschluß 42 a des Kolbens verschließt das Ventil 58 a des Kolbens 56. Die Verbindung zwischen dem Zylinder 60 und der Kammer 62 ist dadurch unterbrochen. Wenn sich der Zylinder 42 nach unten bewegt, zwingt er den Kolben 56 das hydraulische Fluid im Zylinder 60 unter Druck zu setzen und entsprechend das hydraulische Stellglied 18 der Bremsen F mittels der Leitungen 26, 24 und über den Ausgang 23 c des elektromagnetischen Ventils 22 zu steuern. Dadurch wird, selbst wenn das Pedal 12 noch durchgetreten ist, der Bremsvorgang nun mittels des pneumo-hydraulischen Stellgliedes 32 über dessen pneumatischen Steuerkreis bewirkt. Während dieses Bremsvorgangs könnten das Rad oder die Räder, welche gesteuert werden, infolge der Wirkung des pneumo-hydraulischen Stellglieds 32 erneut blockieren. Die elektronische Einheit 28 dient zur Entlastung des elektromagnetischen Ventils 52 für diesen Fall, so daß der Ausgang 52 c geschlossen wird und beide Kammern 36 und 38 des pneumo-hydraulischen Stellglieds 32 mit der Kammer 43 der Servobremse 14 verbunden wird, an welcher ein Vakuum anliegt. Der Druck in der Kammer 36 nimmt langsam wieder den Druckzustand der Kammer 38 an. In diesem Fall kehrt der Kolben 42 in seine Ausgangsposition zurück und ermöglicht damit wieder die Verbindung des Zylinders 60 von der Kammer 62 über die Öffnung 58 in Kolben 56. Der Druck im hydraulischen Stellglied 18 und den Leitungen 24, 26 kann dann wieder über die Öffnung 58 und die Leitung 64 in das Reservoir 16 abgeleitet werden.

Wenn das oder die Räder, welche durch die Steuereinheit 28 gesteuert werden, erneut rotieren, wird das elektromagnetische Ventil 52 wieder betätigt, so daß eine Serie von Brems- und Bremslösezyklen, welche vollständig durch das pneumo-hydraulische Stellglied 32 und dem damit verbundenen elektromagnetischen Ventil 52 gesteuert werden, erhalten werden. Während dieser Zyklen wird das elektromagnetische Ventil 22 permanent betätigt, so daß der Ausgang 22 a geschlossen bleibt.

Wenn das Motorfahrzeug eine genügend niedrige Geschwindigkeit, beispielsweise in der Größenordnung von 10 km/h erreicht, unterdrückt die elektronische Einheit 28 eine weitere Betätigung des elektromagnetischen Ventils 22, so daß der Ausgang 22 c wiederum geschlossen wird. Damit ist das pneumo-hydraulische Stellglied von den Bremsen F getrennt.

Während der Brems- und Bremslösezyklen, welche durch die Einheit 28 über die pneumo-hydraulische Einheit 32 gesteuert werden, speist der Drucksensor 70 die Steuereinheit 28 mit elektrischen Signalen, die den Luftdruck in der pneumatischen Kammer 36 des Stellglieds 32 angibt. Dieser Druck wird unmittelbar auf den hydraulischen Druck, der im Stellglied 18 auf die Bremsen F wirkt, bezogen. Die elektronische Einheit 28 kann daher auf der Grundlage des über den Drucksensor 70 zugeführten Signals Informationen über den Wert des hydraulischen Drucks, welcher auf das Stellglied der Bremsen während einer bestimmten Zeit wirkt, erhalten. Auf der Grundlage dieser Information kann die Steuer­ einheit 28 dann den Bremsdruck, welcher auf die Bremsen während der gesteuerten Bremsphasen in optimaler Weise gesteuert wird, steuern.

Selbstverständlich bleibt das Prinzip der vorliegenden Erfindung dasselbe, wenn die Ausführungsformen und Konstruktionsdetails dieser diskutierten Ausführungsbeispiele nur unwensentlich abgewandelt werden, ohne daß das hier zugrunde liegende erfinderische Lösungsprinzip verlassen wird.

Claims (5)

1. Anti-Blockiervorrichtung für die Räder eines Motorfahrzeuges, welches ein Bremssystem mit einem Hauptzylinder aufweist, der mit den Bremsen verbunden ist, wobei die Anti-Blockiervorrichtung folgende Teile umfaßt:
ein elektrisch gesteuertes pneumatisches, hydraulisches oder pneumo-hydraulisches Stellglied­ ventil, welches dazu angeordnet ist, um die Bremswirkung durch Verbindung der Bremsen mit einer Auslaufleitung zu unterbrechen, und
eine elektronische Kontrolleinheit, welche mit dem Stellgliedventil verbunden ist und einen mit ihm verbundenen Sensor zur Aufnahme der Rotationsge­ schwingkeit der Räder beinhaltet, wobei die Einheit dazu dient, aufeinanderfolgende Bremslöse- und
Bremszyklen beim Blockieren der Räder mittels der Stellgliedventile zu erzeugen,
wobei in den Stellgliedventilen zumindest ein Bereich vorgesehen ist, in welchem der Druck unmittelbar mit dem Druck, welcher auf die Bremsen wirkt, korreliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein elektrischer Drucksensor (70) enthalten ist, der mit dem Stellgliedventil (32) verbunden ist, um die Steuereinheit (28) mit elektrischen Signalen zu versorgen, die den Druck in Bereichen (36) anzeigen, und daß die Steuereinheit (28) dazu dient, den auf die Bremsen (18, F) wirkenden Druck in den Bremslöse- und Bremszyklen in Abhängigkeit von den über den Drucksensor (70) zugeführten Signalen zu steuern.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, insbesondere für eine pneumo-hydraulische Anti-Blockiervorrichtung eines Motorfahrzeuges, welche ein hydraulisches Brems­ system mit pneumatischer Servokontrolle aufweist und in welcher das Stellgliedventil folgendes umfaßt:
ein elektromagnetisches Ventil, welches zwischen dem Hauptzylinder und den Bremsen angeordnet ist, um den Bremsvorgang durch Verbindung der Bremsen mit einer Auslaufleitung zu unterbrechen, und
ein pneumo-hydraulischer Stellglied, welches mit der Auslaufleitung verbunden ist und mit einem elektro­ pneumatischen Steuerkreis versehen ist, welcher mit der pneumatischen Servosteuerung verbunden ist,
und in welchem die Steuereinheit dazu dient, daß beim Blockieren der Räder eine erste Unterbrechung des Bremsvorgangs mittels des elektromagnetischen Ventils bewirkt wird und entsprechend aufeinanderfolgende Brems- und Bremslösezyklen durch Schließen und
Unterdrucksetzen und entsprechenden Öffnen der Auslaufleitung mittels des pneumo-hydraulischen Stellglieds,
wobei in dem pneumo-hydraulischen Stellglied eine pneumatische Steuerkammer abgegrenzt ist, in welcher der Luftdruck unmittelbar mit dem hydraulischen Druck, welcher auf die Bremsen während des Brems- und Bremslösezyklus wirkt, korreliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (70) mit dem pneumo-hydraulischen Stellglied (32) verbunden ist, so daß der Luftdruck in der pneumatischen Steuerkammer (36) gemessen wird.

3. Pneumohydraulische Anti-Blockiervorrichtung gemäß Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor einen Drucksensor (70) umfaßt, der zumindest ein Dehnungsmeßstreifendruckübertragungs­ glied beinhaltet, welches durch einen Dickfilmwiderstand gebildet wird.

4. Anti-Blockiervorrichtung für die Räder eines Motorfahrzeuges, wie es im wesentlichen beschrieben und dargestellt wird und den näher bezeichneten Aufgaben dient.

5. Bremssystem für Motorfahrzeuge, welche eine Anti- Blockiervorrichtung für Räder gemäß einer oder mehrer der vorangehenden Ansprüche enthält.