DE4025584C2 - Verfahren zum Steuern des Druckes in einer Steuerkammer eines Relaisventils für eine blockiergeschützte Bremsanlage - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Druckes in ei­ ner Steuerkammer eines Relaisventils für eine blockiergeschützte Bremsanlage nach der Gattung des Hauptan­ spruchs.

Aus der EP 0 307 576 A2 (Fig. 3) ist eine Relaisventileinrichtung bekannt, welche ein Relaisventil und zwei in der Steuerdruckzulei­ tung zur Steuerkammer des Relaisventils angeordnete Steuerventile umfaßt. Das in Strömungsrichtung des Steuermediums erste Ventil ist ein Absperrventil und das folgende Ventil ein Umschaltventil. Dieses gibt in seiner einen Stellung die Steuerdruckzuleitung frei, während es in seiner anderen Stellung die Steuerdruckzuleitung sperrt und die Steuerkammer des Relaisventils mit der Atmosphäre verbindet. Ei­ ne solche Relaisventileinrichtung findet bevorzugt Anwendung in blockiergeschützten Bremsanlagen von Nutzkraftfahrzeugen, wo sie zur 5 Steuerung des Arbeitsdruckes in wenigstens einem Bremszylinder dient. Eine derartige Relaisventileinrichtung hat jedoch den Nach­ teil, daß der Steuerdruck in der Steuerkammer des Relaisventils dem Arbeitsdruck im Verbraucherkreis mit dem Bremszylinder erheblich vorauseilt. Eine aufgrund der momentanen Wirkung des Arbeitsdruckes im Verbraucherkreis ausgelöste Ansteuerung der Magnetventile hat da­ her nachfolgend stets eine unzulässig starke Veränderung des Ar­ beitsdruckes zur Folge, weil sich dieser verzögert dem vorausgeeil­ ten Steuerdruck angleicht. Im Falle des Druckaufbaus im Verbraucher­ kreis erfolgt daher eine Überbremsung, bei Druckabbau eine Unter­ bremsung und bei Druckhalten je nach vorangegegangenem Druckverlauf eine Überbremsung oder eine Unterbremsung. Bei der bekannten Relais­ ventileinrichtung sind daher Drosselstellen in der Steuerdruckzulei­ tung und an der Druckentlastungsstelle vorgesehen, um die Voreilung des Steuerdrucks einzuschränken. Hierdurch wird jedoch die Relais­ ventileinrichtung träge. Außerdem ist es keinesfalls so, daß bei ei­ ner Begrenzung der Druckanstiegsgeschwindigkeit oder der Druckabfallsgeschwindigkeit im Verbrau­ cherkreis der Steuerdruck abrupt dem Schaltbefehl folgt. Er weist vielmehr ein dynamisches Verhalten mit asymptotischem Druckverlauf auf mit der Folge, daß der Arbeitsdruck im Verbraucherkreis vom Solldruck abweicht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Verfahrens­ schritten des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß ein unzulässiger Arbeitsdruckanstieg im Verbraucherkreis weitgehend ver­ hindert ist, weil der vorauseilende Steuerdruck auf ein Niveau zu­ rückgeführt wird, welches dem Druckpegel entspricht, auf den der Ar­ beitsdruck im Verbraucherkreis begrenzt werden soll. Dabei ist der dynamische Verlauf des Steuerdrucks ungedämpft und vermag Schaltbe­ fehlen schnell zu folgen.

Mit der im Anspruch 2 angegebenen Maßnahme wird auf einfache Weise eine Anpassung an unterschiedliche Steuerdruckverläufe, d. h. an die Dynamik des Relaisventils erzielt.

Zeichnung

Ein erfindungsgemäßes Verfahrensbeispiel ist anhand der Zeichnung in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Schaltschema einer vereinfacht dargestellten Fahrzeugbremsanlage mit einem Relaisventil für einen Verbraucherkreis sowie mit Steuer­ ventilen zur Steuerung des Relaisventils, Fig. 2 Diagramme zur Dar­ stellung der Schaltzustände der Steuerventile und Druckverläufe des Steuerdrucks im Relaisventil und des Arbeitsdrucks im Verbraucher­ kreis bei Arbeitsdruckanstiegsbegrenzung und Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Darstellung, jedoch bei Arbeitsdruckabfallbegrenzung.

Beschreibung des Verfahrensbeispiels

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Teil einer Bremsanlage 10 eines Nutzkraftfahrzeugs besitzt ein mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbundenes Betriebsbremsventil 11. Von diesem geht eine Steuerdruckzuleitung 12 aus, welche zu einem Relaisventil 13 führt. Dieses ist zwischen einem Druckluftvorratsbehälter 14 als Druckmittelquelle mit einer Vorratsleitung 15 und einem Brems­ zylinder 16 als Verbraucher mit einer Bremsleitung 17 angeordnet. Der Bremszylinder 16 wirkt auf eine nicht dargestellte Bremse eines Fahrzeugrades 18. Die Bremsanlage 10 ist mit weiteren, nicht dar­ gestellten Bremszylindern ausgestattet.

Das Relaisventil 13 besitzt in einem Gehäuse 21 einen Steuerkolben 22, welcher eine mit der Steuerdruckzuleitung 12 in Verbindung stehende Steuerkammer 23 von einer Auslaßkammer 24 trennt, an welche die Bremsleitung 17 angeschlossen ist. Das Relaisventil 13 hat eine Einlaßkammer 25, in welche die Vorratsleitung 15 mündet. Es weist außerdem eine mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Druck­ entlastungsstelle 26 auf. Das Relaisventil 13 ist ferner mit einer als Doppelsitzventil ausgebildeten Ventileinrichtung 27 ausge­ stattet. Diese vermag steuerdruckabhängig die Einlaßkammer 25 abzu­ sperren und die Auslaßkammer 24 mit der Druckentlastungsstelle 26 zu verbinden oder die Einlaßkammer mit der Auslaßkammer zu verbinden und die Druckentlastungsstelle abzusperren.

In der Steuerdruckzuleitung 12 sind ein magnetgesteuertes Absperr­ ventil 29 und ein gleichfalls magnetgesteuertes Umschaltventil 30 als Steuerventile angeordnet. Diese sind in Abhängigkeit vom mit einem Drehzahlsensor 31 erfaßten Drehverhalten des Fahrzeugrades 18 von einem elektronischen Steuergerät 32 schaltbar. Das Steuergerät 32, der Drehzahlsensor 31 und die Steuerventile 29, 30 sind Teil einer Blockierschutzeinrichtung der Bremsanlage 10. Das als 2/2-Wegeventil ausgebildete Absperrventil 29 hat eine federbetätig­ bare Ruhestellung 29a, in welcher die Steuerdruckzuleitung 12 freigegeben ist; in der magnetgesteuerten Arbeitsstellung 29b ist dagegen die Steuerdruckzuleitung 12 gesperrt. Das Umschaltventil 30 ist ein 3/2-Wegeventil mit einer federbetätigbaren Ruhestellung 30a und einer magnetgesteuerten Arbeitsstellung 30b. In der Ruhestellung 30a ist die Steuerdruckzuleitung 12 freigegeben, in der Arbeits­ stellung 30b gesperrt. Ein stromabwärts des Umschaltventils 30 gelegener, zur Steuerkammer 23 des Relaisventils 13 führender Teil der Steuerdruckzuleitung 12 ist jedoch in der Arbeitsstellung 30b des Umschaltventils 30 mit einer Druckentlastungsstelle 33 verbunden.

Die Funktion des Relaisventils 13 in der Bremsanlage 10 ist bekannt und daher nachfolgend nur kurz beschrieben:

Ein vom Fahrzeugführer durch Betätigen des Betriebsbremsventils ausgelöster Anstieg des Steuerdrucks in der Steuerkammer 23 bewirkt das Schließen der Verbindung zwischen der Auslaßkammer 24 und der Druckentlastungsstelle 26 sowie das Öffnen der Verbindung zwischen der Einlaßkammer 25 und der Auslaßkammer 24. Druckluft fließt von der Einlaßkammer 25 zur Auslaßkammer 24, so daß sich ein Arbeits­ druck in dem Bremszylinder 16 enthaltenden Verbraucherkreis aufbauen kann. Dabei eilt der Steuerdruck dem Arbeitsdruck vor. Wenn der Arbeitsdruck das vom Steuerdruck vorgegebene Druckniveau erreicht, kommt die Ventileinrichtung 27 in eine Abschlußstellung, in welcher die Verbindung zwischen der Einlaßkammer 25, der Auslaßkammer 24 und der Druckentlastungsstelle 26 geschlossen sind.

Bei der Verringerung des Steuerdrucks wird die Einlaßkammer 25 abgesperrt; es öffnet die Verbindung zwischen der Auslaßkammer 24 und der Druckentlastungsstelle 26, so daß sich der Arbeitsdruck im Bremszylinder 16 dem Steuerdruck nacheilend abbauen kann.

Bei einer vom Fahrzeugführer durch Steuerdruckanstieg ausgelösten Bremsung nehmen die Steuerventile 29, 30 ihre Ruhestellung ein. Ihr in Fig. 2 im oberen Diagramm für das Absperrventil 29 (strich­ punktierte Linie) und für das Umschaltventil 30 (ausgezogene Linie) über der Zeit t aufgetragener Schaltzustand S hat daher den Pegel 0. Im unteren Diagramm der Fig. 2 ist dagegen der Druckverlauf p des Steuerdrucks (strichpunktiert gezeichnet) in der Steuerkammer 23 des Relaisventils 13 und des Arbeitsdrucks (ausgezogen gezeichnet) im vom Bremszylinder 16 dargestellten Verbraucherkreis über der Zeit t wiedergegeben. Es ist das Nacheilen des Arbeitsdruckes gegenüber dem Steuerdruck deutlich zu erkennen. Im Zeitpunkt t₁ tritt aufgrund der Wirkung des in den Bremszylinder 16 eingesteuerten momentanen Arbeitsdrucks p₁ ein unzulässig großer Schlupf des Fahrzeugrades 18 auf, d. h. es droht zu blockieren. Die Blockiergefahr wird vom Steuergerät 32 aufgrund, der Signale des Drehzahlsensors 31 erkannt. Da der Steuerdruck zum Zeitpunkt t₁ ein höheres Niveau als der Arbeitsdruck hat, würde beim Nichtbegrenzen des Steuerdruckanstiegs der nacheilende Arbeitsdruck sich auf das Niveau des Steuerdrucks erhöhen und das Blockieren des Fahrzeugrades 18 bewirken. Zum Begrenzen des Druckanstiegs im Verbraucherkreis schaltet daher das Steuergerät 32 zunächst das Umschaltventil 30 zum Zeitpunkt t₁ aus der Ruhestellung 30a (Schaltpegel 0) in seine Arbeitsstellung 30b (Schaltpegel 1), die es bis zum Zeitpunkt t₂ kurzzeitig beibehält. Hierdurch erfolgt eine Sperrung der Steuer­ druckzuleitung 12 sowie über die Druckentlastungsstelle 33 eine Verringerung des Steuerdrucks in der Steuerkammer 23 des Relais­ ventils 13. Wegen des Widerstandes der Steuerdruckzuleitung 12, der Trägheit des Relaisventils 13 und dergleichen, reagiert der Steuer­ druck verzögert auf diese Änderung. Am Zeitpunkt t₂ schaltet das Steuergerät 32 das Absperrventil 29 aus der Ruhestellung 29a (Schaltpegel 0) in die Arbeitsstellung 29b (Schaltpegel 1), in welcher die Steuerdruckzuleitung 12 weiterhin gesperrt ist. Während­ dessen stabilisiert sich der Steuerdruck auf einem Niveau, welches demjenigen Arbeitsdruck p₁ beim Auftreten der Blockiergefahr am Fahrzeugrad 18 entspricht. Am Zeitpunkt t₃ hat sich der Arbeits­ druck im Verbraucherkreis dem Steuerdruck angeglichen, so daß ein Überbremsen des Fahrzeugrades 18 jetzt vermieden ist. Die Einschalt­ dauer des Umschaltventils 13 sowie die Angleichung des Arbeits­ druckes an den Steuerdruck beansprucht lediglich Bruchteile von Sekunden.

Befindet sich dagegen das Fahrzeugrad 18 im überbremsten Zustand, d. h. es unterliegt unzulässig großem Schlupf oder es ist bereits blockiert, so verringert das Steuergerät 32 durch Ansteuerung des Umschaltventils 30 in die Arbeitsstellung 30b (Schaltpegel 1 im oberen Diagramm der Fig. 3) den Steuerdruck in der Steuerkammer 23 des Relaisventils 13. Hierdurch fallen der Steuerdruck (strich­ punktierte Linie im unteren Diagramm der Fig. 2) und nacheilend der Arbeitsdruck (ausgezogene Linie) im Verbraucherkreis vom Druckniveau p₂ ab, so daß es sich das Bremsmoment an der Radbremse des Fahr­ zeugrades 18 verringert. Erkennt das Steuergerät 32 zum Zeitpunkt t₁, daß das Fahrzeugrad 18 beim Arbeitsdruck p₁ jetzt stabiles Drehverhalten zeigt, so schaltet es zur Begrenzung des Druckabfalls im Verbraucherkreis das Umschaltventil 30 in die Ruhestellung 30a (Schaltpegel 0), während das Absperrventil 29 weiterhin die Ruhe­ stellung 29a (Schaltpegel 0) beibehält. Es wird daher dem Abbau des Steuerdrucks durch Einsteuern von Druckluft in die Steuerkammer 23 des Relaisventils 13 begegnet. Die Druckluftzufuhr wird zum Zeit­ punkt t₂ durch Schalten des Absperrventils 29 in die Arbeitsstel­ lung 29b (Schaltpegel 1) abgeschlossen. Als Reaktion hierauf steigt der Steuerdruck auf ein dem Druck p₁ entsprechendes Niveau, dem sich der Arbeitsdruck im Verbraucherkreis zum Zeitpunkt t₃ ange­ glichen hat. Die Überbremsung des Fahrzeugrades 18 ist in Bruchtei­ len von Sekunden beendet.

In Abhängigkeit vom dynamischen Verlauf des Steuerdrucks in der Steuerkammer 23 ist der Zeitpunkt t₂ relativ zum Zeitpunkt t₁ veränderbar, um eine möglichst abweichungsfreie Rückführung des Steuerdrucks auf das Niveau p₁ des Arbeitsdrucks zu erzielen.

Claims (2)

1. Verfahren zum Steuern des Druckes in einer Steuerkammer (23) eines Relaisventils (13) für eine blockiergeschützte Bremsanlage

• 1. mit einer Einlaßkammer (25), welche mit einer Druckmittelquelle (14) verbunden ist,
• 2. mit einer Auslaßkammer (24), die mit einem Verbraucherkreis in Verbindung steht,
• 3. mit einer Ventileinrichtung (27), welche steuerdruckabhängig die Einlaßkammer (25) absperrt und die Auslaßkammer (24) mit einer Druckentlastungsstelle (26) verbindet oder die Einlaßkammer (25) mit der Auslaßkammer (24) verbindet und die Druckentlastungsstelle (26) absperrt,
• 4. sowie mit einer an die Steuerkammer (23) angeschlossenen Steuerdruckzuleitung (12), in der angeordnet sind
• 5. ein magnetgesteuertes Absperrventil (2/2-Wegeventil, 29), welches in seiner Ruhestellung (29a) die Steuerdruckzuleitung (12) freigibt und in seiner Arbeitsstellung (29b) die Steuerdruckzuleitung (12) sperrt,
• 6. und stromabwärts ein magnetgesteuertes Umschaltventil (3/2-Wegeventil, 30), welches in seiner Ruhestellung (30a) die Steuerdruckzuleitung (12) freigibt und in seiner Arbeitsstellung (30b) die Steuerdruckzuleitung (12) sperrt sowie deren stromabwärts gelegenen Teil mit einer Druckentlastungsstelle (33) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer vom Fahrzeugführer durch Steuerdruckanstieg ausgelösten Bremsung beim Erkennen einer Blockiergefahr eines Fahrzeugrades (18) zu einem Zeitpunkt t₁ aufgrund der Signale eines Drehzahlsensors (31) zur Begrenzung des Druckanstiegs im Verbraucherkreis das Umschaltventil (30) ab dem Zeitpunkt t₁ bis zu einem kurzzeitig später liegenden Zeitpunkt t₂ in die Arbeitsstellung (30b), anschließend wieder in die Ruhestellung (30a), das Absperrventil (29) am Zeitpunkt t₂ aus seiner Ruhestellung (29a) in seine Arbeitsstellung (29b) geschaltet wird,
• 7. daß bei einem überbremsten Zustand des Fahrzeugrades (18), in dem es einen unzulässig großen Schlupf aufweist oder bereits blockiert ist, das Umschaltventil (30) in seine Arbeitsstellung (30b) geschaltet wird, daß beim Erkennen eines stabilen Drehverhaltens des Fahrzeugrades (18) zu einem Zeitpunkt t₁ das Umschaltventil (30) zur Begrenzung des Druckabfalls im Verbraucherkreis in diesem Zeitpunkt t₁ in seine Ruhestellung (30a) und zu einem kurzzeitig später liegenden Zeitpunkt t₂ das Absperrventil (29) aus seiner Ruhestellung (29a) in seine Arbeitsstellung (29b) geschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Druckanstieg im Verbraucherkreis die Zeitdauer t₂-t₁ des Schaltens des Umschaltventils 30 in die Arbeitsstellung (30b) sowie bei Druckabfall im Verbraucherkreis die Zeitspanne t_2-t₁ zwischen dem Schalten des Umschaltventils (30) in die Ruhestellung (30a) und dem Schalten des Absperrventils (29) in die Arbeitsstellung (29b) in Abhängigkeit von dem dynamischen Verlauf des Steuerdrucks in der Steuerkammer (23) einstellbar ist.