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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Traktionsregelsystem
zur Verwendung bei der Steuerung der angetriebenen Räder eines
Straßenfahrzeugs.
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Insbesondere besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung
darin, ein Traktionsregelsystem bereitzustellen, in dem die
Bremse eines durchdrehenden angetriebenen Rades verwendet
werden kann, um das Durchdrehen dieses Rades zu begrenzen, um
zu ermöglichen, ein Drehmoment über ein herkömmliches
Differentialgetriebe auf das andere angetriebene Rad oder die
angetriebenen Räder zu übertragen.
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Ein Traktionsregelsystem ist aus der japanischen
Patentveröffentlichung Nr. 59145652 bekannt, wobei diese vorbekannte
Konstruktion eine Servoeinheit aufweist, die eine
atmosphärische und eine Vakuumdruckkammer aufweist, wobei die
Vakuumdruckkammer mit negativem Motorenansaugdruck verbunden ist.
Die Einheit wird durch drei elektromagnetische Ventile
gesteuert. Für einen normalen Bremsvorgang ist ein
elektromagnetisches Hauptventil offen und die beiden anderen
elektromagnetischen Ventile sind geschlossen. Wenn jedoch eine
Traktionssteuerung
erforderlich ist, wird das Hauptventil geschlossen,
so daß die beiden Kammern der Servoeinheit abgetrennt sind,
und die andern beiden elektromagnetischen Ventile werden unter
der Steuerung eines Differentialdrucksensors geöffnet, der das
Maß des erforderlichen Bremsdrucks und damit den in der
atomosphärischen Kammer erforderlichen Druck ermittelt, wobei
eines der beiden Ventile mit dem negativen Motorenansaugdruck
verbunden wird und das andere mit der Atmosphäre verbunden
wird. Falls die Traktionsregelung kontinuierlich erforderlich
ist, d.h. die Bremsen müssen kontinuierlich freigegeben und
wieder angezogen werden, um die Kontrolle über ein Rad zu
halten, das fortlaufend wieder anfängt durchzudrehen, dann
wird Selbstverständlich der negative Ansaugdruck schnell
verbraucht sein, so daß das Traktionsregelsystem nicht
funktioniert.
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In der europäischen Patentbeschreibung Nr. 0171585 ist
ebenfalls ein Traktionsregelsystem beschrieben, wobei diese
vorbekannte Konstruktion im wesentlichen eine Servoeinheit
aufweist, die ein einziges elektromagnetisches Dreiwegeventil
aufweist, das den negativen Motorenansaugdruck und den der
Servoeinheit zugeführten atomosphärischen Druck steuern kann,
um den Bremsvorgang zu kontrollieren. Allerdings führt,
genauso wie bei der vorstehend beschriebenen Anordnung,
fortgesetztes Bremsen und Freigeben einer Bremse, um ein
durchdrehendes Rad zu kontrollieren, dazu, daß der gesamte
vorhandene negative Ansaugdruck aufgebraucht wird und das
Traktionsregelsystem wertlos wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Traktionsregelsystem
zur Verwendung bei der Steuerung der angetriebenen Räder eines
Straßenfahrzeugs bereitgestellt mit einem Hauptzylinder, der
mit jeder Radbremse verbunden ist, wobei der durch den
Hauptzylinder erzeugte Fluiddruck durch einen tatsächlichen
Druck auf ein Bremspedal zusammen mit einem zusätzlichen Druck
erzeugt wird, der durch eine Vakuum-Servoeinheit
bereitgestellt wird, wobei die Vakuum-Servoeinheit ein
elektromagnetisches Ventil enthält, das in unerregtem Zustand ermöglicht,
daß die Servoeinheit nur arbeitet, um zusätzlichen Druck
bereitzustellen, wenn Druck auf das Bremspedal ausgeübt wird,
und in erregtem Zustand ermöglicht, daß die Servoeinheit von
sich aus eine Radbremse mit Fluiddruck beaufschlagt, wobei das
elektromagnetische Ventil erregt wird, wenn ein angetriebenes
Rad anfängt, schneller zu drehen als andere Räder des
Fahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder durch
eine Modulationseinheit mit jeder Radbremse verbunden ist,
wobei die Modulationseinheit eine motorgetriebene Pumpe
umfaßt, die dafür vorgesehen ist, den durch den Hauptzylinder
auf jede Radbremse aufgebrachten Fluiddruck in Abhängigkeit
der Relativdrehzahl der Fahrzeugräder zu steuern, wobei die
Modulationseinheit zwei Ventile aufweist, von denen ein Ventil
dazu dient, den durch die Servoeinheit bereitgestellten Druck
von den Rädern wegzunehmen, wenn das elektromagnetische Ventil
erregt wird, und der Servo mit der Atmosphäre verbunden ist,
wobei das eine Ventil betätigt wird, um den Bremsdruck
wegzunehmen, wenn die Drehzahl des durchdrehenden angetriebenen
Rades auf die Drehzahl der anderen Räder verringert worden
ist, und das andere Ventil dazu dient, nachfolgend den durch
die Servoeinheit erzeugten Bremsdruck zu messen, wenn sie
durch das erregte elektromagnetische Ventil mit der Atmosphäre
verbunden ist, um so einen Druckkopf für die
Modulatorleistungsquelle bereitzustellen, um die Bremse des angetriebenen
Rades erneut mit dem unter Druck stehenden Fluid zu
beaufschlagen, falls es anfangen sollte, sich schneller als die
anderen Räder zu drehen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist die Vakuumservoeinheit durch ein hohles Gehäuse
gebildet, in dem ein Kolben axial bewegbar ist. Der Kolben
trennt zusammen mit einer flexiblen Trennwand das Gehäuse in
zwei Kammern, wobei eine Kammer mit der Vakuumquelle verbunden
ist und die andere durch eine Ventilanordnung entweder mit der
Atmosphäre oder mit dem Inneren eines flexiblen Balges
verbindbar ist, der sich über die eine Kammer zwischen dem Kolben
und einem Durchlaß in der Gehäusewand erstreckt. Dabei ist der
Durchlaß durch das elektromagnetische Ventil entweder mit der
Atmosphäre verbindbar, wenn das Ventil erregt ist, oder mit
der einen Kammer, wenn das Ventil entregt ist.
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Die Ventilanordnung weist vorzugsweise ein
Ventilverschlußglied auf, das durch eine Betätigungsstange getragen ist, die
zwischen dem Bremspedal und dem Hauptzylinder angeordnet ist.
Das Ventilverschlußglied ist gegen einen ersten Ventilsitz,
der an der Betätigungsstange angeordnet ist, federvorgespannt,
so daß bei einer anfänglichen Betätigung des Pedals die
Kammern miteinander in Verbindung stehen und die Servoeinheit
den Bremsvorgang nicht unterstützt. Nachfolgend, bei
fortgesetzter axialer Bewegung der Betätigungsstange, kommt das
Ventilverschlußglied mit einem weiteren Ventilsitz in
Eingriff, der an dem Kolben vorgesehen ist, wodurch die Kammern
gegeneinander abgedichtet werden. Wenn das
Ventilverschlußglied dann von dem ersten Ventilsitz abhebt, wird die andere
Kammer mit der Atmosphäre verbunden, wodurch hervorgerufen
wird, daß sich der Kolben in dem Gehäuse bewegt und die
Bremsung unterstützt.
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Durch den Aufbau der vorliegenden Erfindung kann die
Servoeinheit betätigt werden, um ein durchdrehendes angetriebenes Rad
zu verlangsamen, ohne daß der Fahrer das Bremspedal berühren
muß. Wenn ein durchdrehendes angetriebenes Rad durch einen
geeigneten Sensor als durchdrehend erkannt wird, wird ein
Signal weitergeleitet, um das elektromagnetische Ventil zu
erregen. Auf diese Weise wird die andere Kammer der
Servoeinheit mit der Atmosphäre verbunden, wodurch hervorgerufen wird,
daß die Servoeinheit allein Fluiddruck durch die
Modulationseinheit der Bremse des durchdrehenden angetriebenen Rades
zuführt, während das andere angetriebene Rad oder die
angetriebenen Räder über die herkömmlichen Differentialgetriebe
Leistung erhalten, um das Aufbringen der Fortbewegungsleistung
zu optimieren.
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Die vorliegende Erfindung wird nachstehend in beispielhafter
Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert, in denen:
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Fig. 1 das grundlegende Schaltbild einer bevorzugten
Ausführungsform des Systems gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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Fig. 2 eine Ausführungsform einer Bremsservoeinheit zeigt, die
zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet
ist; und
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Fig. 3 eine andere praktischere Ausführungsform einer
Servoeinheit zeigt, die zur Verwendung in der
vorliegenden Erfindung geeignet ist.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 sind dort mit 10 die angetriebenen
Räder eines Straßenfahrzeugs bezeichnet, wobei die Räder durch
den Fahrzeugmotor über den üblichen Differentialmechanismus
angetrieben werden. Die nicht angetriebenen Räder des
Fahrzeugs sind mit 11 bezeichnet und die Bremsen der Räder sind in
der bekannten Diagonalanordnung verbunden, wobei Fluid durch
einen Tandemhauptzylinder 12 bereitgestellt wird, der durch
eine Vakuumservoeinheit 13 betätigt wird. Das Bremssystem
enthält eine Antischlupfeinrichtung, die durch eine
Modulationseinheit 14 bereitgestellt wird.
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Die Modulationseinheit enthält für jede Radbremse ein
normalerweise offenes Solenoidventil 15 und ein normalerweise
geschlossenes Solenoidventil 16. Das normalerweise offene
Ventil ist zwischen dem Hauptzylinder und der Bremse
angeordnet, und das normalerweise geschlossene Ventil ist zwischen
der Bremse und einer Expansionskammer angeordnet. Wenn während
eines normalen Bremsvorgangs das Blockieren eines Rades durch
Signale erfaßt wird, die durch Geschwindigkeitssensoren 9
erzeugt werden, wird das Ventil 15 geschlossen und das Ventil
16 geöffnet. Die Wirkung hiervon besteht darin, die Verbindung
der Bremse des blockierenden Rades zu dem Hauptzylinder zu
sperren und die Bremse mit der Expansionskammer zu verbinden,
die Bremsflüssigkeit aufnimmt und dadurch die Bremse freigibt.
Zur gleichen Zeit wird das Fluid, das in die Expansionskammer
fließt, durch eine geeignete motorgetriebene Pumpe in den
Hauptzylinder zurückgepumpt. Um die Bremse wieder zu
betätigen, nachdem das Rad beschleunigt hat, werden die
Einstellungen der Ventile umgekehrt, aber in der Praxis wird das
normalerweise offene Ventil gepulst, so daß die auf das Rad
ausgeübte Bremskraft allmählich ansteigt, um ein erneutes
Blockieren des Rades zu verhindern.
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Der Betrieb der Modulationseinheit kann abgewandelt werden, um
eine Traktionssteuerung bereitzustellen. Falls eines der
angetriebenen Räder beginnt, während der Beschleunigung des
Fahrzeugs durchzudrehen, liegt das an der Wirkung des
herkömmlichen Differentials, dessen verfügbares Drehmoment zum
Antrieb des anderen Rades verringert wird und, falls ein Rad
frei durchdreht, kommt das Fahrzeug zum stehen. Falls jedoch
die normalerweise offenen Ventile 15 der nicht durchdrehenden
Räder, d.h. die anderen angetriebenen Räder 10 und die Räder
11, geschlossen sind und unter Druck stehendes Fluid der
Bremse der durchdrehenden Räder zugeführt wird, wird das Maß
des Durchdrehens verringert und das auf das andere
angetriebene Rad übertragene Drehmoment wird zunehmen.
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Der herkömmliche Weg, unter Druck stehendes Fluid zuzuführen,
besteht darin, Fluid von einem geladenen Akkumulator zu
verwenden, aber dies ist eine teure Anordnung, da eine Pumpe
erforderlich ist, um den Akkumulator zu laden und das Fluid,
das in das System eingeführt wird, muß aus dem System
abgezogen werden.
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Es wird vorgeschlagen, den Hauptzylinder zu verwenden, um das
unter Druck stehende Fluid bereitzustellen und dafür zu
sorgen, daß die Servoeinheit 13 den Hauptzylinder ohne die
Notwendigkeit eines Fahrereingriffs auf den Servo- und den
Masterzylinder betätigt.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 2 stellt die Servoeinheit eine
abgewandelte Ausführungsform mit einer herkömmlichen
Servoeinheit dar und sie umfaßt einen Kolben 17, der in einem Gehäuse
18 belegbar ist, wobei der Kolben und das Gehäuse die übliche
rollende Trennwand tragen. Der Kolben ist durch eine Feder in
die Aus-Stellung der Bremsen vorgespannt. Der Kolben und das
Gehäuse bilden ein Paar Kammern 20, 21, wobei die Kammer 20,
die die Feder aufnimmt, eine dauernde Verbindung 22 zu dem
Lufteinlaßstutzen des Motors hat.
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Der Kolben ist mit dem Hauptzylinder 12 durch eine Schubstange
23 verbunden, die ein Flanschende aufweist, das gegen ein
federndes Kissen 24 anliegt, das in einer Mittelausnehmung in
dem Kolben aufgenommen ist, und von der Ausnehmung abstehend
ist eine Bohrung, in der im Beispiel der Fig. 2 gleitend eine
längliche Betätigungsstange 25 angeordnet ist. Die Stange hat
einen weiteren Abschnitt, der gleitend in einer rohrförmigen
Verlängerung 26 mit dem Kolben gekoppelt ist oder einen Teil
von ihm bildet. Der weitere Abschnitt der Stange ist verjüngt,
um ein Betätigungsglied 27 aufzunehmen, das mit dem Bremspedal
des Fahrzeugs gekoppelt ist.
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Der Kolben bildet einen ersten ringformlgen Sitz 28, der gegen
die rohrförmige Verlängerung 26 gerichtet ist, und die
Betätigungsstange 25 bildet einen zweiten ringförmigen Sitz 29, der
ebenfalls in Richtung auf die Verlängerung zeigt. Zum
Zusammenwirken mit diesen Sitzen ist ein ventilglied 30 vorgesehen,
das federvorgespannt in Kontakt mit dem Sitz 29 steht. Eine
Kammer ist um den äußeren Sitz 28 herum gebildet und steht
durch einen Durchlaß 31 mit einem Abschnitt 32 der Kammer 20
in Verbindung, die sich in einem Balg 33 befindet. Des
weiteren ist ein Raum um die Stange 25 gebildet, wobei dieser Raum
zwischen den Sitzen 28, 29 angeordnet ist und durch einen
Durchlaß 34 mit dem Raum 21 verbunden ist. Dieser Raum nimmt
die Feder auf, die das ventilglied vorspannt und steht auf
geeignete Weise mit der Atmosphäre durch Nuten in Verbindung,
die zwischen der Wand der Verlängerung 26 und dem Teil der
darin gleitenden Stange 25 gebildet sind.
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Der Abschnitt 32 der Kammer kann durch ein elektromagnetisch
betätigbares Ventil 35 mit dem verbleibenden Abschnitt der
Kammer 20 verbunden werden und ist so verbunden, wenn das
Ventil entregt ist. Wenn das Ventil erregt ist, steht der
Abschnitt 32 der Kammer mit der Atmosphäre in Verbindung.
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Zunächst sei der Normalbetrieb des Bremssystems betrachtet.
Bei Betätigen des Bremspedals werden die Stange 25 und das
Ventilglied in Richtung auf den Hauptzylinder bewegt und
einige Kraft wird auf die Hauptzylinderkolben ausgeübt. Da
jedoch die Kammern 20 und 21 miteinander über das Ventil 35
und die Durchlässe 31 und 34 in Verbindung stehen, wird jedoch
keine Kraft durch den Servokolben erzeugt, bis das Ventilglied
30 an dem Sitz 28 anliegt, um die Kammern 20 und 21
voneinander zu trennen, woraufhin der Sitz 29 von dem Ventilglied
abhebt, um Luft in die Kammer 21 von der Atmosphäre eindringen
zu lassen. Der Servokolben wird dann beginnen, sich zu
bewegen, um zu der auf die Kolben in dem Hauptzylinder ausgeübte
Kraft beizutragen. Wenn das Bremspedal losgelassen wird, wird
der Servokolben in die gezeigte Position zurückkehren.
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Für die Traktionsregelung in der beschriebenen Weise wird das
Solenoidventil 35 erregt, so daß Luft in den Abschnitt 32 der
Kammer 20 und auch durch die Durchlässe 31 und 34 in die
Kammer 21 gelangen kann. Somit steht der Servokolben im
Ungleichgewicht und bewegt sich gegen die Wirkung seiner Feder
19, um eine Kraft auf die Kolben des Hauptzylinders auszuüben.
Unter Druck stehendes Fluid wird daher verfügbar, um die mit
dem durchdrehenden Rad verbundene Bremse zu betätigen. Wenn
das Durchdrehen unter Kontrolle ist, wird das Ventil 35
entregt, um den Kolben 12 in die Aus-Stellung der Bremse sich
bewegen zu lassen. Der Bremsaufwand, der auf das Rad ausgeübt
wird, kann in der gleichen Weise wie mit einem
Antiblockiersystem gesteuert werden, bei dem das Fluid durch die Pumpe zu
dem Hauptzylinder zurückkehrt.
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Die durch den Servo erzeugbare Kraft ist geringer als die in
dem normalen Bremsbetrieb entwickelbare Kraft, aufgrund der
Tatsache, daß die Fläche des im Vakuum ausgesetzten Kolbens
Verringert ist. Nichts desto weniger ist die erzeugte
geringere Kraft für diesen Zweck ausreichend. Die Kraft kann durch
Verwenden der Konstruktion nach Fig. 3 erhöht werden, die
einen Balg 36 von verringertem Durchmesser gegenüber dem Balg
33 verwendet. Man wird erkennen, daß die Bremse des
durchdrehenden angetriebenen Rades 10 sich erhitzt und daher sind
Temperatursensoren 37 vorgesehen, wobei die durch die Sensoren
erzeugten Signale in der Steuerung 38 verwendet werden, um das
Ventil 35 in dem Fall zu entregen, daß die Bremstemperatur
sich einen Sicherheitswert überschreitet.
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Alternativ dazu kann die auf das Rad ausgeübte Bremswirkung
verringert werden.
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Es sei vorweggenommen, daß in herkömmlichen Fahrzeugen das
System oberhalb etwa 20 kpH inoperabel wird. Es kann jedoch
bis zu maximalen Fahrzeuggeschwindigkeiten verwendet werden,
obwohl in diesem Fall es zur Begrenzung der Bremsentemperatur
notwendig sein kann, die durch den Motor erzeugte Leistung zu
kontrollieren.
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Das in Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen veranschaulichte
System kann auch verwendet werden, um automatisches Bremsen
hervorzurufen, wie es bei Kollosionsverhinderungssystemen
benötigt ist, bei denen Radar in Verbindung mit einem
Bordcomputer verwendet wird, um zu bestimmen, ob das Fahrzeug zu
schnell oder zu dicht auf das vornewegfahrende Fahrzeug fährt.
Unter Berücksichtigung dessen ist eine
Radar-Sende/Empfängereinheit 39 an der Vorderseite des Fahrzeugs angeordnet und mit
einem Bordrechner 40 verbunden, der sowohl mit der
Modulationseinheit
14 als auch mit dem elektrognetischen Ventil 35
verbunden ist. Im Betrieb würde das elektromagnetische Ventil
35 erregt und die Ventile 15 würden verwendet, um den
Druckpegel zu steuern, der den Fahrzeugrädern zugeführt wird, um
das Fahrzeug kontrolliert zu verzögern. Alternativ dazu könnte
das elektromagnetische Ventil 35 so abgewandelt sein, daß es
dazu verwendet werden könnte, anfänglich den
Bremskraftverstärker automatisch zu betätigen und dann den Verstärker in
einem teilweise betätigten Zustand so zu halten, daß ein
kontrollierter Druckpegel nur den Bremsen zugeführt wird,
wobei der Druckpegel durch den Computer 40 bestimmt wird und
ausreicht, um eine erforderliche Verringerung der
Fahrzeuggeschwindigkeit herzustellen.