DE4228947A1 - Druckmodulator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckmodulator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus den Patent-Anmeldungen P 35 30 286.0, P 39 16 650.3, P 36 08 573.1 und P 42 14 622 der Anmelderin sind Druckmodulatoren nach dem Plungerprinzip bekannt, bei denen zum Druckabbau der Plunger aktiv über eine Magnetkupplung und Aufwickeln eines flexiblen Zugglie­ des zum Teil unter Zwischenschaltung von Hebelgetrie­ ben, Umlenkrollen oder Kombinationen derselben gegen die Kraft eines Federpaketes bewegt wird. Der Druck­ aufbau wird hierbei über das Federpaket gewährleistet und je nach Erfordernis durch oben genannten Antrieb gebremst.

Nachteilig ist bei diesen Lösungen, daß an die Magnet­ kupplung zur Gewährleistung der erforderlichen Regel­ güte sehr hohe Anforderungen gestellt werden müssen. Dies betrifft insbesondere das Reibungsverhalten (Haft-/Gleitreibung), Ansprechverhalten, Verschleiß­ verhalten, Klimaverhalten, thermisches Verhalten, Me­ dienverträglichkeit, Langzeitstabilität, Korrosionsbe­ ständigkeit, Verschmutzungsunempfindlichkeit und so weiter.

Um die oben genannten Funktionen zu gewährleisten, ist eine relativ aufwendige Konstruktion verbunden mit zahlreichen flankierenden Schutzmaßnahmen sowie eine ausgefeilte und selbstadaptierende Lageregelung not­ wendig.

Aus der DE-OS 24 27 238 und der EP 0 395 225 A2 ist es weiterhin bekannt, einen Hydraulikkolben über eine Kurvenscheibe die elektromotorisch angetrieben wird zu steuern. Bei dieser Ausführung ist jedoch nachteilig, daß der Hydraulikkolben in beide Wirkrichtungen aus­ schließlich aktiv über den Antrieb bewegbar ist. Auf­ grund der unvermeidbaren Trägheit des Antriebssystems ist es hier nicht möglich, den Hydraulikkolben so feinfühlig und schnell zu bewegen, wie es eine effizi­ ente Antiblockierregelung erfordert. Besonders der Übergang von Druckabbau zu Druckhalten bzw. Druckauf­ bau ist aus den obengenannten Gründen nur mit entspre­ chender Verzögerung bzw. Überregelungszuständen mög­ lich, was sich nachteilig auf den Bremsweg auswirkt. Nachdem kein passives Rückstellglied vorhanden ist, bedeutet in der vorgeschlagenen Anordnung ein Ausfall des Antriebsmotors, dessen Energieversorgung oder An­ steuerung während einer ABS-Bremsung den Totalausfall des Bremssystems.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung es ist, diese Nach­ teile zu vermeiden, und das Bauvolumen sowie den Ener­ giebedarf zu optimieren.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Ein Prinzipbild des Erfindungsgegenstandes zeigt Fig. 1. Der Druckmodulator 1 ist im Bremskreis zwi­ schen Hauptzylinder 2 und Radbremse 3 angeordnet. Im Normalfall ist ein Rückschlagventil 4 über einen Stift 5 am federvorgespannten Plungerkolben 6 offengehalten, so daß ein ungehinderter Flüssigkeitsdurchtritt vom Hauptzylinder 2 zur Radbremse 3 gegeben ist. Die Fe­ dervorspannung bezogen auf den Plunger ist so gewählt, daß sie der Druckkraft des höchsten vorkommenden Bremsdrucks entspricht. Zur Bewegung des Plungerkol­ bens zum Zwecke des Druckabbaus ist ein Antriebsmotor 7 vorgesehen.

Federkraft, Druckkraft auf den Kolben und Antriebs­ drehmoment des Motors wirken über ein Getriebe in fol­ gender Weise zusammen:

• 1. Überwiegt die Summe aus Druckkraft und Drehmoment die Federkraft bewegt sich der Plungerkolben nach unten.
• 2. Stehen Federkraft, und Summe aus Druckkraft und Drehmoment im Gleichgewicht, so bleibt das System in Ruhe.
• 3. Überwiegt die Federkraft die Summe aus Druckkraft und Drehmoment bewegt sich der Plungerkolben nach oben.

Aus diesem Zusammenhang wird ersichtlich, daß der An­ triebsmotor 7 nur die Differenz zwischen dem Auslegungsdruck (auf den die Feder vorgespannt ist) und dem aktuellen Bremsdruck aufbringen muß.

Im Regelfall treibt der Antriebsmotor 7 über ein Ge­ triebe 8 eine Welle 9 an. Auf der Welle 9 sind drei Kurvenscheiben 10, 11, 12 drehfest angeordnet, wobei die beiden äußeren Kurvenscheiben 10, 12 über zwei Rollen 13, 14 und einen Federteller 15 mit einem vorgespannten Druckfederpaket 16, und die mittlere Kurvenscheibe 11 über eine Rolle 17 mit dem Plungerkolben 6 in Wirkver­ bindung stehen.

Wird die Welle 9 durch den Antriebsmotor 7 in Druckabbaurichtung gedreht, wird das Federpaket 16 über die ansteigende Kontur der beiden äußeren Kurven­ scheiben 10, 12 weiter vorgespannt, während die mitt­ lere Kurvenscheibe 11 aufgrund ihrer abfallenden Kon­ tur einen Weg freigibt, so daß der auf dem Plungerkol­ ben 6 lastende Druck diesen nach unten verschiebt. Zu Beginn der Bewegung wird dabei zunächst das Rück­ schlagventil 4 oberhalb des Plungerkolbens 6 ge­ schlossen. Dadurch wird der Hauptzylinder 2 von der Radbremse 3 getrennt. Im weiteren Verlauf der Bewegung wird das zuvor vom Hauptzylinder 2 in die Bremse 3 eingespeiste Volumen zunehmend durch das durch die Kolbenbewegung entstehende Zusatzvolumen aufgenommen, wodurch der Bremsdruck absinkt.

Der Druckaufbau geschieht über das vorgespannte Druck­ federpaket 16. Die Federkraft erzeugt über die Kurven­ scheiben 10, 12 ein Drehmoment an der Welle 9, wodurch sich diese entgegen der Druckabbaurichtung dreht. Durch die Drehung wird über die mittlere Kurvenscheibe 11 der Plungerkolben 6 nach oben geschoben und der Druck aufgebaut. Der Antriebsmotor 7 wird dabei mitge­ dreht, da er starr mit der Welle verbunden ist.

Die Konturen der Kurvenscheiben 10, 11, 12 und die An­ ordnung der Rollen 13, 14, 17 sind so gewählt, daß sie zusammen ein stufenloses Getriebe mit variabler Über­ setzung zwischen Federpaket 16 und Plungerkolben 6 darstellen. Dadurch wird die über der Einfederung zwangsläufig ansteigende Federkraft bezogen auf den Plungerkolben 6 in eine abfallende Kennlinie gewan­ delt.

Die Kennlinie ist so gewählt, daß sich eine minimale Überschußkraft zwischen Druckaufbauvermögen über die Feder und der Druck-Volumen-Kennung des angeschlosse­ nen Bremssystems bezogen auf den Plungerkolben 6 er­ gibt. Dadurch wird die zu installierende Leistung minimiert. Gleichzeitig wird erreicht, daß das notwen­ dige Wellenmoment über dem Drehwinkel in Druckabbau­ richtung leicht ansteigt, was die eindeutige Regelbar­ keit gewährleistet. Vorteilhaft ist diesbezüglich wei­ terhin, daß das Getriebe mit sehr gutem Wirkungsgrad und geringer Hysterese arbeitet, da ausschließlich rollende Reibung auftritt.

Die Getriebekennung zeigt Fig. 2 qualitativ.

Parallel zum Federteller 15 ist ein Wegsensor 18 vor­ gesehen. Durch die bekannte Getriebekennung läßt sich damit jederzeit die aktuelle Plungerkolbenstellung er­ mitteln. Nachdem auch die Verbraucherkennung des ange­ schlossenen Bremssystems in erster Näherung bekannt ist, läßt sich damit je nach Auswerteverfahren eine relative oder absolute Druckaussage gewinnen, die für eine effiziente ABS Regelung vorteilhaft ist.

Der Wegsensor 18 und der Antriebsmotor 7 sind in einen Lagerregelkreis eingebunden. Die Bestromung des An­ triebsmotors 7 wird damit immer optimal gemäß den Erfordernissen der Plungerkolbenbewegung geregelt.

Die Ansteuerung des Antriebsmotors 7 ist so ausgelegt, daß sie in der Lage ist, den Motor im Bedarfsfall kurzzeitig umzupolen und damit Brems- und Beschleuni­ gungsvorgänge des Modulators zeitlich zu minimieren.

Im Druckabbaufall wird der Antriebsmotor 7 zunächst voll bestromt, um den Plungerkolben 6 möglichst rasch auf die optimale Druckabbaugeschwindigkeit zu bringen. Danach wird die Bestromung soweit gedrosselt, daß sich ein Druckverlauf ergibt, wie es die Schlupfverhält­ nisse am Rad erfordern.

Stellt die Elektronik 19 in bekannter Weise fest, daß sich die Radgeschwindigkeit der Fahrzeuggeschwindig­ keit wieder annähert, wird die Bestromung des An­ triebsmotors 7 je nach Erfordernis gedrosselt, abge­ schaltet oder kurzzeitig umgepolt, wodurch sich eine entsprechende Änderung der Plungerkolbenbewegung und damit des Bremsdrucks (z. B. Verringerung des Druckabbaugradienten, Druckhalten oder Druckaufbau) in der Radbremse ergibt.

Die Regelung erfolgt vorzugsweise gemäß P 39 16 513.2.

Plungerkolben 6 und Federpaket 16 sind koaxial ange­ ordnet. Ein besonderer Bauraumvorteil bei der vorge­ schlagenen Lösung im Vergleich zum Stand der Technik kommt dadurch zustande, daß bedingt durch das oben beschriebene Kurvenscheibengetriebe Plungerkolben- und Federbewegung gegenläufig sind. Dadurch können die notwendigen Führungslängen und Freiräume für die Bewe­ gung doppelt genutzt werden und führen zu einer kom­ pakten Baugröße.

Hinzu kommt, daß das Kurvenscheibengetriebe sehr klein baut. Kostenvorteile ergeben sich dadurch, daß weder Magnetkupplungen, noch relativ teure flexible Zugglie­ der (Flyerketten) und deren Führung notwendig sind. Die Kurvenscheiben 10, 11, 12 sind so gestaltet, daß sie als Feinschneidteil ohne zusätzliche Nacharbeit herstellbar sind. Die Rollen 13, 14, 17 sind Standard­ teile. Für mehrere Regelkanäle werden mehrere Geräte der oben beschriebenen Bauart kombiniert.

Wie bereits beschrieben, wird die Bremsdruckmodulation durch Verschiebung eines Plungerkolbens 6 bewerkstel­ ligt. Es handelt sich daher um ein geschlossenes hydraulisches System, aus dem keine Flüssigkeit ent­ nommen wird.

Es entfallen daher die Ausfallmöglichkeiten durch un­ dichte Ventile usw. die bei anderen Antiblockiersyste­ men gegeben sind. Die dynamische Abdichtung des Plungerkolbens ist mit der Dichtfunktion eines Haupt­ zylinderkolbens vergleichbar, so daß hier auf einen langjährigen Erfahrungsschatz verwiesen werden kann, der diese Form der Abdichtung als zuverlässig aus­ weist.

Nachdem der Druckaufbau passiv über ein Federpaket er­ folgt, ist bei Ausfall beispielsweise der Ansteuerung, des Antriebsmotors oder der Stromversorgung etc. immer sichergestellt, daß die normale Fahrzeugbremse be­ triebsbereit ist. Sollte eine Feder des Federpaketes brechen, so übernimmt die verbleibende Feder immer noch einen Teil der Vorspannkraft und gewährleistet damit immerhin eine Restbremswirkung.

Claims (1)

1. Druckmodulator für Antiblockierregelsysteme, wo­ bei ein Plungerkolben von einem Elektromotor über ein Kurvengetriebe gegen die Kraft einer Rück­ stellfeder betätigbar ist derart, daß sich das eingeschlossene Volumen eines Druckraumes für die unter Druck stehende Bremsflüssigkeit erhöht und somit der Bremsdruck verringert, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein elektronisch geregelter Stell­ motor (7) auf seiner Antriebswelle (9) drei Kurvenscheiben (10,11,12) aufweist, von denen eine auf den Plungerkolben (6) und die beiden an­ deren auf die Rückstellfeder (16) einwirken, wo­ bei die Einwirkrichtungen und -Kräfte gegenläufig sind, und daß über einen Wegsensor (18) das am Stellmotor (7) wirkende Drehmoment steuerbar ist.