DE69200271T2

DE69200271T2 - Blockiergeschütztes Bremssystem für Kraftfahrzeuge.

Info

Publication number: DE69200271T2
Application number: DE1992600271
Authority: DE
Inventors: Glyn Phillip Reginald Farr
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1991-04-05
Filing date: 1992-03-25
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2012-03-26
Also published as: EP0507492A1; EP0507492B1; DE69200271D1; JPH0585326A; JP3667776B2; GB9107148D0; ES2057960T3

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein blockiergeschütztes Bremssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Stromsteuerventile für den Einsatz in einem blockiergeschützten Bremssystem sind in der EP-A-0 369 412, EP-A-0 344 544 und in der EP-A-0 401 856 offenbart. Bei diesen Konstruktionen weist ein in einer Bohrung in einem Gehäuse arbeitender Steuerschieber einen Axialdurchgang mit einer ersten Öffnung unveränderlicher Größe auf, und ein im Steuerschieber vorgesehener Querdurchgang, passenderweise eine Bohrung, verbindet den Axialdurchgang über eine Öffnung variabler Größe, die zwischen einer Dosierkante am äußeren Ende der Querbohrung und einer Ausgangsöffnung definiert mit einer in der Bohrung vorgesehenen Ausgangsöffnung.
Bei einem blockiergeschützten Bremssystem der genannten Art ist es wichtig sicherzustellen, daß auch dann noch gebremst werden kann, wenn das Stromsteuerventil versagt. Bei den Ventilen nach der EP-A-0 369 412, EP-A-0 344 544 und EP-A-0 401 856 ist ein derartiges Versagen möglich, wenn der Steuerschieber in der Bohrung festsitzt, z.B. aufgrund einer Blockierung in den Durchgängen durch den Steuerschieber. Dies kann aufgrund von Ansammlungen von Fremdkörpern an Ausbauchungen oder Graten, wo die Querbohrung den Axialdurchgang kreuzt, geschehen. Bei der Herstellung ist es äußerst schwierig sicherzustellen, daß derartige Ausbauchungen oder Grate entfernt werden, da die inneren Enden der Querbohrung nicht zugänglich sind.
Dieses Problem wird in der EP-A-0 369 412 und in der EP-A-0 344 544 nicht angesprochen.
Zur Beseitigung dieses Problems zeigt die EP-A-0 401 856 eine Umleitung, die die Trennkante des Stromsteuerventils, das sich im Gehäuse befindet, umleitet, und eine zweite Öffnung unveränderlicher Größe befindet sich in der Umleitung, die für eine dauerhafte Verbindung zwischen Bremse und Ausgleichskammer sorgt. Bei einer Bremsenlösung wird jedoch, falls der Steuerschieber in der Bohrung festsitzt, wenn nur ein geringer Druckausgleich und ein geringer Drucknachlaß für eine Radkorrektur erforderlich sind, die Flüssigkeit durch die zweite Öffnung in die Ausgleichskammer abgeführt und es entsteht kein Druckunterschied durch den Steuerschieber. Folglich wird der Hauptzylinder nicht von der Bremse getrennt, und Flüssigkeit wird vom Hauptzylinder in die Ausgleichskammer abgeführt. Bei einem erneuten Einsatz wird die von der Ausgleichskammer zur Bremse gepumpte Flüssigkeit bei der Dosierkante gemessen und läuft zunächst durch die erste Öffnung und dann durch die zweite Öffnung. Wird eine von diesen Öffnungen blockiert und der Steuerschieber sitzt in seiner Bohrung fest, kann nicht mehr gebremst werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein blockiergeschütztes Bremssystem, bei dem automatische Bremsenlösung und erneutes Einsetzen des Bremsvorgangs in einem Blockierschutzmodus durch die Tätigkeit eines Stromsteuerventils bestimmt wird, wobei das Ventil in einem Bremsenlösungsmodus aktiv ist, um zunächst einen Hauptzylinder von der Bremse zu trennen und dann Flüssigkeit von der Bremse in eine Ausgleichskammer zu füllen, und wobei in einem Modus für erneuten Bremseinsatz von der Kammer über eine Pumpe abgezogene Flüssigkeit der Bremse erneut in einem Verhältnis zugeführt wird, durch das der durch das Stromsteuerventil strömenden Fluß gesteuert wird, wobei das Stromsteuerventil einen in einer Bohrung eines Gehäuses arbeitenden Steuerschieber, einen Axialdurchgang in dem Steuerschieber mit einer ersten Öffnung unveränderlicher Größe und einen Querdurchgang in dem Steuerschieber zur Verbindung des Axialdurchgangs mit einer Öffnung in der Wand der Bohrung über eine Öffnung variabler Größe aufweist, welche zwischen einer Dosierkante am äußeren Ende der Querbohrung definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Öffnung unveränderlicher Größe zwischen dem Axialdurchgang und der Bohrung (8) parallel zu der ersten Öffnung vorgesehen ist.
Die zweite Öffnung ist radial angeordnet und kann direkt in dem Steuerschieber oder in der Wand der Bohrung, in welcher der Steuerschieber arbeitet, vorgesehen sein.
Bei einem blockiergeschützten Modus (ABS) wirken die erste und die zweite Öffnung parallel und bestimmen somit das Fließverhältnis, wird eine der Öffnungen blockiert, arbeitet die andere Öffnung weiter.
Aufgrund der Existenz der zweiten Öffnung konnte die Nutzfläche der ersten Öffnung reduziert werden. Dadurch erhöhte sich der Druckunterschied, dem der Steuerschieber bei einen bestimmten Druck ausgesetzt ist, wodurch die für die Überwindung des Bewegungswiderstandes des Steuerschiebers in der Bohrung verfügbare Kraft vergrößert wird.
Wenn sich der Steuerschieber nicht in der Bohrung bewegen kann, wenn die Bremse sowohl vom Hauptzylinder als auch von einer Federkammer am inneren Ende der Bohrung, die eine Rückstellfeder für den Steuerschieber aufweist, getrennt ist, kann die Bremse immer noch über die zweite Öffnung durch Schließen eines durch Magnet betätigbaren Ventils, das auf Geschwindigkeitssignale der Räder reagiert, betätigt werden.
Wird der Hauptzylinder für einen normalen Bremsvorgang betätigt, wird Flüssigkeit ungehindert zur Bremse geleitet und das Pedalgefühl ist normal.
Die Zeichnungen zeigen zwei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 ein Anordnungsschema eines blockiergeschützten Bremssystems für Kraftfahrzeuge;
Fig. 2 ein Diagramm des Druckes über der Zeit;
Fig. 3 ein Anordnungsschema ähnlich dem nach Fig. 1, wobei das System sich in einem anfänglichen ABS-Modus befindet, bei dem die Bremse vom Hauptzylinder getrennt ist;
Fig. 4 ein Diagramm des Druckes über der Zeit;
Fig. 5 ein Anordnungsschema ähnlich dem nach Fig. 1 im ABS-Modus, wobei die Bremse mit der Ausgleichskammer verbunden ist;
Fig. 6 ein Diagramm des Druckes über der Zeit;
Fig. 7 ein Anordnungsschema ähnlich dem nach Fig. 1, wobei die Öffnung des Hauptzylinders geschlossen ist;
Fig. 8 ein Diagramm des Druckes über der Zeit;
Fig. 9 ein Anordnungsschema ähnlich dem nach Fig. 1, wobei sich das Steuerventil zur Dosierkante bewegt;
Fig. 10 ein Diagramm des Druckes über der Zeit;
Fig. 11 ein Anordnungsschema ähnlich dem nach Fig. 1, wobei die Bremse im ABS-Modus automatisch erneut betätigt wird;
Fig. 12 ein Diagramm des Druckes über der Zeit; und
Fig. 13 ein Anordnungsschema eines anderen blockiergeschützten Bremssystems.
Das blockiergeschützte Bremssystem nach Fig. 1 weist einen pedalbetriebenen hydraulischen Hauptzylinder 1 zum Anlegen einer Bremse 2 an ein Rad 3 eines Fahrzeuges über eine Steueranordnung 4 auf. Das Verhalten des Rades wird über einen Radgeschwindigkeitssensor 5 ermittelt, welcher Signale an eine elektronische Steuereinheit 6 sendet, in der die Signale verarbeitet werden, welche wiederum Erregerstrom für die Steuerung des Betriebs der Steueranordnung 4, die ein Stromsteuerventil aufweist, aussendet.
Die Steueranordnung 4 weist ein Gehäuse 7 mit einer Längsbohrung 8 konstanten Durchmessers auf, welche sich zwischen im axialen Abstand voneinander angeordneten Flächen 9, 10 an sich gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 7 erstreckt.
Ein Steuerschieber 11 arbeitet in der Bohrung und ist gegen die Fläche 9 durch eine Feder 12 vorgespannt, welche sich in einer zwischen dem Steuerschieber 11 und der Fläche 10 definierten Federkammer 13 befindet. Der Steuerschieber 11 weist einen zentralen Durchgang in Form einer Bohrung 14 mit einer unveränderlichen Verengung 15 mit verringertem Durchmesser auf, wobei am Ende der Bohrung neben der Federkammer 13 eine erste Öffnung vorgesehen ist. Der Steuerschieber weist ferner drei externe, im axialen Abstand voneinander angeordnete Vertiefungen 20, 21, 22 auf, wobei die beiden Vertiefungen 22, 23, die von der Federkammer 13 am weitesten entfernt sind, radiale Durchgänge 24, 25 aufweisen, die mit der Bohrung 14 verbunden sind, und wobei die Vertiefung 21 mit der Bremse 2 über eine radiale Öffnung 50 und einen Axialdurchgang 51 verbunden ist.
Ein Begrenzer 26 mit einer zweiten Öffnung ist durch einen radialen Durchgang in dem Steuerschieber 11 definiert, wodurch eine Verbindung zwischen der Bohrung 14 und der Vertiefung 21 gegeben ist.
Ein von der Federkammer 12 abgehender Durchgang 27 endet in einer Öffnung 28, welche normalerweise durch den Steuerschieber 11 verschlossen ist.
Ein erstes einfach wirkendes, normalerweise geschlossenes, durch Magnet betätigbares Ventil 30 isoliert gewöhnlich die Federkammer 2 von einer Ausgleichskammer 33 und weist einen in einer Bohrung durch den Ausgang 35 arbeitenden federgespannten Kolben auf.
Eine Pumpe 40 wird von einem elektrischen Motor 41 angetrieben, so daß Flüssigkeit von der Ausgleichskammer 33 abgezogen und und zur Bohrung 14 des Stromsteuerventils 4 durch eine Öffnung 42 in der Wand des Gehäuses 7 zurückgeleitet werden kann, welches mit dem radialen Durchgang 25 durch die Vertiefung 22 und mit dem Hauptzylinder 1 durch eine Verengung 43 verbunden ist. Die Pumpe 40 zieht Flüssigkeit durch ein erstes Einweg-Ventil 44 ab und leitet es durch ein zweites Einweg-Ventil 45 zur Öffnung 42 durch eine Minderungskammer 46 ab.
Der Hauptzylinder 1 selbst ist mit dem Stromsteuerventil 14 über einen radialen Durchgang 47 in der Wand des Gehäuses 7 verbunden. Der Durchgang 47 ist im Hinblick auf die Öffnung 42 in Richtung der Wand 9 axial verschoben.
Die Fig. 1, 3, 5, 7, 9 und 11 der Zeichnungen stellen Funktionen des Systems während verschiedener Stadien des Bremseinsatzes und der ABS-Auslösung sowie des erneuten Bremseinsatzes dar. Entsprechende Teile weisen entsprechende Bezugszeichen auf. Die graphischen Darstellungen der Fig. 2, 4, 6, 8, 10 und 12 stellen das Verhältnis zwischen dem auf die Bremse ausgeübten Druck (p) und Zeit (t) dar.
Wie in Fig. 1 dargestellt, bewirkt während des normalen Bremsvorgangs der Betrieb des Hauptzylinders 1, daß Flüssigkeit unter Druck zur Vertiefung 22 im Stromsteuerventil 4 und durch den zentralen Durchgang 14 und die Vertiefung 22 zur Bremse 2 durch einen Ausgang 53 strömt, welcher mit dem Durchgang 51 in Verbindung steht. Gleichzeitig wird an beiden Enden des Steuerschiebers 11 ein Druck aufgebaut. Während eines derartigen normalen Bremsvorgangs sind der Magnet des Ventils 30 und der Motor 41 abgeschaltet.
Die charakteristischen Merkmale des normalen Bremsvorgangs sind in Fig. 2 dargestellt, wobei der der Bremse 2 zugeführte Druck proportional mit der Zeit ansteigt.
Ein ABS-Modus wie er in den Fig. 3, 5, 7, 9 und 11 dagestellt ist wird erreicht, wenn das elektronische Steuermodul 6 erkennt, daß ein Signal des Radgeschwindigkeitsensors 5 beginnendes Blockieren anzeigt. In einer derartigen Situation wird dem Motor 41 für den Antrieb der Pumpe 40 sowie der Magnet des Ventils 30 für eine Öffnung der Verbindung 35 durch die elektronische Steuereinheit 6 erregt. Daher wird die Federkammer 13 durch Öffnung des ersten Ventils 30 mit der Ausgleichskammer 33 verbunden. Folglich bewegt sich, wie in Fig. 3 gezeigt, der Steuerschieber 11 in der Bohrung 8, um die Bremse 2 vom Hauptzylinder 1 zu trennen, wobei das innere Ende des Durchgangs 53 durch den Steuerschieber 11 geschlossen wird.
Der Druck wird immer noch auf die Bremse 2 durch die zweite radiale Öffnung 26 ausgeübt und steigt für die Dauer des Zeitintervalls (t) wie in Fig. 4 gezeigt, weiterhin leicht an, bis durch die weitere Bewegung des Steuerschiebers 11 in die gleiche Richtung, wie in Fig. 5 gezeigt, die Bremse 2 mit der Ausgleichskammer 33 zur Entlastung des Bremsdrucks verbunden ist. In diesem Stadium wird Flüssigkeit von der Ausgleichskammer 33 durch die Pumpe 40 zum Hauptzylinder 1 zurückgeführt. Wie in Fig. 6 dargestellt, wird der Druck für einen Zeitintervall (t&sub1;) zurückgenommen.
Der Steuerscnieber 11 bewegt sich weiterhin in die gleiche Richtung, um die Öffnung 7 des Hauptzylinders, wie in Fig. 7 dargestelt, zu trennen. In diesem Stadium wird der Steuerschieber 11 durch Flüssigkeit von der Pumpe 40 und den Hauptzylinder 1 durch die Verengung 43 angetrieben. Während dieser Bewegung fällt der Bremsdruck weiterhin für die Dauer eines Zeitintervalls (t&sub2;) ab, siehe Fig. 8.
Der Steuerschieber bewegt sich weiter in die gleiche Richtung, bis, wie in Fig. 9 dargestellt, seine Dosierkante mit einer Fläche das Ende der Vertiefung 23 neben der mit der Öffnung 42 zusammenarbeitenden Fläche 9 erreicht. Der Flußunterschied zwischen der Pumpe 40 und dem Stromventil 4 wird durch die Verengung 43 vermindert. Dies ergibt ein sehr gutes Pedalgefühl, da nur überflüssige Strömung durch die Pumpe vermindert werden muß. Der Bremsdruck fällt immer weiter für die Dauer eines Zeitintervalls (t&sub3;).
Sobald die Räder korrigiert sind, schließt sich das über einen Magneten betriebene Ventil 30 und, wie in Fig. 11 gezeigt, die Bremse 2 wird erneut in einem durch das Stromsteuerventil bestimmten Vernältnis betätigt. Wie in Fig. 12 dargestellt, wird die Flüssigkeit während dieser Periode (t&sub4;) von der Ausgleichskammer 33 zum Stromventil 4 für die Übertragung zur Bremse zurückgeführt, wobei überflüssige Strömung wiederum durch die Verengung 43 vermindert wird.
Um eine bestimmte Flußrate aufrechterhalten zu können, muß die Größe der beiden Öffnungen 15 und 26 der Größe einer einzigen, zentralen Öffnung gleichen, so daß diese bestimmte Flußrate gegeben ist. Zum Beispiel, bei einem ursprünglichen Öffnungsdurchmesser von 0,5mm kann sowohl die neue zentrale Öffnung 15 als auch diese zweite radiale Öffnung 26 0,353mm Durchmesser haben, bzw. ist jegliche Größenkombination möglich, die der ursprünglichen Größe gleicht. So kann z.B. die Öffnung 15 0,3mm und die radiale Öffnung 0,4mm haben.
Falls der Steuerschieber 11 in der Bohrung 8 festsitzt, wenn die Bremse normal betätigt werden soll, wird die gesamte Strömung durch die erste zentrale Öffnung 15 fließen, so daß der Steuerschieber 11 einem wesentlichen Druckunterschied in einer Richtung ausgesetzt ist, die bewirkt daß der Steuerschieber 11 sich in der Bohrung bewegt und selbst freisetzt.
Falls der Steuerschieber 11 in der in Fig. 3 gezeigten Position festsitzt, kann die Flüssigkeit von der Bremse 2 in reduziertem Maß nacheinander durch die beiden Öffnungen 26 und 14 geführt werden. In dieser Position findet eine erneute Betätigung durch beide Öffnungen 15 und 26 statt, sowohl von der Pumbe 40 als auch dem Hauptzylinder 1. Ist eines von beiden blockiert, kann die Bremse durch die andere Öffnung betätigt werden.
Falls der Steuerschieber 11 in der in Fig. 5, 7 oder 9 gezeigten Position festsitzt, kann Flüssigkeit durch die Vertiefung 21 geführt werden. Für eine erneute Betätigung in dieser Position kann Flüssigkeit durch beide Öffnungen 15 und 26 strömen, so daß die erneute Betätigung immer noch stattfinden kann, wenn eine der Öffnungen 15 oder 26 blockiert ist.
Bei dem System nach dem Grundriß in Fig. 13 ist die radiale Öffnung 26 in dem Steuerschieber 11 durch eine radiale Öffnung 60 in der Wand der Bohrung 8 zwischen der Vertiefung 22, die sich längs erstreckt, und dem Durchgang 51 ersetzt.
Die Konstruktion und der Betrieb nach dem Grundriß von Fig. 13 gleicht im übrigen dem von Fig. 1; entsprechende Teile weisen sich entsprechende Bezugszeichen auf.

Claims

1. Blockiergeschütztes Bremssystem, bei dem automatische Bremsenlösung und erneuter Einsatz des Bremsvorgangs in einem Blockierschutzmodus durch die Betätigung eines Stromsteuerventils bestimmt wird, wobei das Ventil in einem Bremsenlösungsmodus aktiv ist, um zunächst einen Hauptzylinder (1) von der Bremse (2) zu trennen und dann Flüssigkeit der Bremse in eine Ausgleichskammer (33) zu füllen, und wobei in einem Modus für erneuten Bremseinsatz von der Kammer (33) über eine Pumpe (40) abgezogene Flüssigkeit der Bremse (2) erneut in einem durch das Stromsteuerventil strömenden Fluß gesteuerten Verhältnis zugeführt wird, wobei das Stromsteuerventil einen in der Bohrung (8) eines Gehäuses (7) arbeitenden Steuerschieber (11), einen Axialdurchgang (14) in dem Steuerschieber mit einer ersten Öffnung (15) unveränderlicher Größe und einen Querdurchgang (25) in dem Steuerschieber zur Verbindung des Axialdurchgangs (14) mit einer Öffnung (42) in der Wand der Bohrung (8) über eine Öffnung variabler Größe aufweist, welche zwischen einer Dosierkante am äußeren Ende des Querdurchgangs (25) definiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Öffnung (26) veränderlicher Größe zwischen dem Axialdurchgang (14) und der Bohrung (8) parallel zu der ersten Öffnung (15) vorgesehen ist.

2. Blockiergeschütztes Bremssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Öffnung (26) radial angeordnet und in dem Steuerschieber (11) selbst vorgesehen ist.

3. Blockiergeschütztes Bremssystem nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Öffnung (26) radial angeordnet und in der Wand der Bohrung (8) vorgesehen ist, in welcher der Steuerschieber 11 arbeitet.

4. Blockiergeschütztes Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Federkammer (13) zwischen dem Steuerschieber (11) und einem Ende (10) der Bohrung (8) definiert ist.

5. Blockiergeschütztes Bremssystem nach Ansbruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes durch einen Magneten betätigtes Ventil (30), welches im Normalzustand geschlossen ist, die Federkammer (13) normalerweise von der Ausgleichskammer (33) trennt.

6. Blockiergeschütztes Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (11) drei externe, axial im Abstand angeordnete ringförmige Vertiefungen (21, 22, 23) aufweist.

7. Blockiergeschütztes Bremssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Vertiefungen (22, 23), welche von der Federkammer (13) am weitesten entfernt sind, radiale Durchgänge (24, 25) aufweisen, die mit dem Axialdurchgang (14) in Verbindung stehen, und daß die dritte Vertiefung (21) mit der Bremse (2) über eine radiale Öffnung (50) und einen Axialdurchgang (51) in Verbindung steht.

8. Blockiergeschütztes Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (40) über ein erstes Einwegventil (45) Flüssigkeit abzieht und diese über ein zweites Einwegventil (45) durch eine Druckminderungskammer (46) zu der Öffnung (42) abführt.

9. Blockiergeschütztes Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptzylinder (1) durch einen radialen Durchgang (47) in der Bohrung (8) des Gehäuses (7) mit dem Stromsteuerventil verbunden ist.

10. Blockiergeschütztes Bremssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der radiale Durchgang (47) im Hinblick auf die Öffnung (42) axial verschoben ist.