DE69202499T2 - Integriertes Druckverstärkungs- und Modulierungssystem für Hydraulikkreise. - Google Patents

Integriertes Druckverstärkungs- und Modulierungssystem für Hydraulikkreise.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein integriertes System zur Druckverstärkung und -modulation für einen hydraulischen Kraftfahrzeug-Bremskreis mit Antiblockierwirkung für die Räder beim Bremsen. Die gegenwärtigen Antiblockiersysteme verwenden zwischen einem Fluidhochdruckgenerator und einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung ein Elektroventil, das von einem Rechner in Abhängigkeit von Signalen gesteuert wird, welche die Drehung der Räder des Fahrzeugs darstellen, um allgemein ausgedrückt den Fluiddruck in der hydraulischen Betätigungsvorrichtung zu vermindern, wenn der Rechner das Bevorstehen des Blockierens eines Rades erfaßt, und um dann eine zweite Druckfluidguelle anzuschließen, um den Druck wieder zu erhöhen, bis erneut das Bevorstehen des Blockierens des Rades erfaßt wird, woraufhin sich der Zyklus wiederholt.
  • Das verwendete Elektroventil ist ein Elektroventil, das mit einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung arbeitet. Die Antiblockierperioden, bei denen Zyklen wie die oben genannten ablaufen, dauern jedoch eine gewisse Zeit, während der das Elektroventil sehr oft in einer sehr kurzen Zeit seinen Zustand ändert. Dies erzeugt ein unangenehmes Geräusch des Schlagens der bewegbaren Teile des Elektroventils.
  • Da das System außerdem mit einer geöffneten und einer geschlossenen Stellung arbeitet, entstehend Druckstöße in den Bremsen, die schlecht kontrollierbare Übergangsgebiete hervorrufen.
  • Außerdem sind das Teil, das als hydraulischer Verstärker wirkt, und das Teil, das als Antiblockiervorrichtung wirkt, zwei physisch voneinander unabhängige Teile.
  • Die vorliegende Erfindung verwendet ein sogenanntes Proportional-Elektroventil, das in dem Verbraucherkreis einen Hydraulikdruck gewährleistet, der in einem bestimmten Bereich der Verstellung des Magnetkerns des Elektroventils von dem durch die Spule des Elektroventils fließenden Strom abhängt.
  • Ein solches Elektroventil weist den Vorteil auf, daß es dadurch gesteuert werden kann, daß einfach der durch die Spule fließende Strom verändert wird, ohne das eine schlagartige Verstellung der bewegbaren Teile notwendig ist; daraus ergibt sich eine starke Verminderung von Druckstößen in den Bremsen. Außerdem kann ein solches Elektroventil einfach von einem Rechner gesteuert werden, der ein frequenzvariables Zerhacken eines Gleichstromes gewährleistet, wie man ihn an Bord eines Kraftfahrzeuges findet, oder auch ein freguenzfestes Zerhacken mit variablem Zyklusverhältnis, wobei die Intensität des von der Spule integrierten Stromes dann eine Funktion des Zyklusverhältnisses ist.
  • Ein solches Elektroventil ist z.B. in der US-A-4 744 389 beschrieben. Jedoch kann das in diesem Dokument beschriebenen Elektroventil aufgrund der verwendeten Drücke, insbesondere beim Erregen des Elektroventils, nicht in einem hydraulischen Bremskreis mit Antiblockierwirkung für die Räder verwendet werden. Das Elektroventil dieses Dokuments ist nämlich dafür ausgelegt, permanent in einem System zum Steuern eines relativ geringen Druckes zu arbeiten. Diese physische Begrenzung verbietet somit die Verwendung eines solchen Elektroventils bei den hohen Drücken in der hydraulischen Betätigungsvorrichtung.
  • Aus dem Dokument EP-A-0 369 412 ist ferner ein Druckmodulationssystem entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches bekannt, bei welchem die Verstärkung des Druckes durch ein getrenntes System ausgebildet ist.
  • Die vorliegende Erfindung hat ein Druckmodulationssystem für einen hydraulischen Bremskreis zur Aufgabe, mit wenigstens einem Hauptzylinder, einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung, einer Hochdruckfluidquelle, einer Niederdruckfluidquelle, einem Niederdruckfluidvorratsbehälter, einem Elektromagneten, der von einem Rechner gesteuert ist und mittels eines Magnetkerns die Stellung eines in einer Bohrung gleitenden Schiebers ändert, der von einer Feder zum Zurückstellen in die Ruhestellung beaufschlagt ist, sowie einer Reaktionskammer, die permanent mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung verbunden ist, wobei die hydraulische Betätigungsvorrichtung entsprechend der Stellung des Schiebers entweder mit dem Vorratsbehälter oder mit der Druckfluidquelle verbunden ist.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß das von dem Hauptzylinder abgegebene Druckfluid permanent an eine Seite des Schiebers angelegt ist, dessen andere Seite sich an dem Magnetkern abstützt und die von der Rückstellkraft ausgeübte Feder aufnimmt, und daß die Reaktionskammer in dem Schieber ausgebildet ist, wobei dieses System ein integriertes Druckverstärkungs- und Modulationssystem bildet.
  • Die Erfindung wird besser verstanden und ihre weiteren Ziele, Vorteile und Merkmale ergeben sich deutlicher durch die nachfolgende und beispielhafte Beschreibung von zwei Ausführungsformen sowie durch die beigefügte Zeichnung. In dieser zeigen:
  • - Die Figuren 1 und 2 schematisch zwei Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen integrierten Systems.
  • In Figur 1 ist dargestellt, daß eine Druckkammer eines von einen Pedal 12 gesteuerten Hauptzylinders 10 mit unter niedrigem Druck stehenden Fluid von einem Vorratsbehälter 14 (für eine vereinfachte Darstellung zweifach dargestellt) versorgt wird.
  • In einer in einem Körper ausgebildete Bohrung 20 kann in dichter Weise ein Schieber 22 gleiten. An die Seite 24 dieses Schiebers 22 ist der in dem Hauptzylinder 10 herrschende Druck angelegt. An der entgegengesetzten Seite 26 dieses Schiebers 22 liegt direkt oder indirekt über die Stange 28 ein Magnetkern 30 an, der von einem Elektromagneten 32 bewegt wird. Eine Rückstellfeder 34 stellt die Baugruppe in die Ruhestellung entgegen der Richtung zurück, die von dem vom Hauptzylinder 10 abgegebene Fluiddruck erzeugt wird.
  • Der Schieber 22 ist mit einer Nut 36 versehen, mit der permanent eine hydraulische Betätigungsvorrichtung 38 verbunden ist, im vorliegenden Fall eine Bremsbetätigungsvorrichtung. Die Nut 36 steht mit einer Reaktionskammer 40 in Verbindung, die im Inneren des Schiebers 22 ausgebildet ist. Diese Reaktionskammer 40 besteht aus einer Bohrung des Schiebers 22, in der in dichter Weise eine bezüglich der Bohrung 20 feststehende Nadel 42 angeordnet ist, um eine Kammer 40 mit veränderbarem Volumen abzugrenzen.
  • Der die Stange 28 umschließende Teil der Bohrung 20 steht in herkömmlicher Weise mit dem Niederdruckfluidvorratsbehälter 14 in Verbindung. Mit der Bohrung 20 stehen schließlich zwei Leitungen auf Höhe des Schiebers 22 in Verbindung. Die eine Leitung 44 verbindet die Bohrung 20 mit dem Vorratsbehälter 40 und ist so angeordnet, daß sie in der Ruhestellung der Baugruppe mit der Nut 36 in Verbindung steht; die andere Leitung 46 ist mit einer Hochdruckfluidquelle 48 verbunden, die beispielsweise wenigstens eine Pumpe umfaßt.
  • Ein in den Figuren nicht dargestellter Rechner bestimmt den an den Elektromagneten 32 anzulegenden Strom in Abhängigkeit von Informationen, die durch in der Nähe der Räder angeordnete Meßwertaufnehmer abgegriffen werden.
  • Die Arbeitsweise ist die folgende. In der Ruhestellung, also außerhalb des Bremsens, ist die hydraulische Betätigungsvorrichtung 38 mit dem Vorratsbehälter 14 verbunden, da auf die Seite 24 des Schiebers 22 kein Druck einwirkt. Sobald das Bremspedal betätigt wird, wird der von dem Hauptzylinder 10 abgegebene Fluiddruck an die Seite 24 des Schiebers entgegen der Rückstellfeder 34 angelegt. Die Verstellung des Schiebers verschließt die Leitung 44 und öffnet eine Verbindung zwischen der Leitung 46 und der Bremsbetätigungsvorrichtung 38. Somit bildet sich in der Reaktionskammer 40 ein Druck aus, und der Schieber 22 nimmt in Abhängigkeit von den ausgeübten Kräften eine neue Gleichgewichtsstellung ein. Somit ergibt sich eine hydraulische Verstärkung der auf das Bremspedal 12 ausgeübten Kraft.
  • Wenn der Rechner das Bevorstehen eines Blockierens eines Rades erfaßt, legt er einen Strom an den Elektromagneten 32 an, dessen Kern 30 sich aufgrund der Magnetkraft verstellt, wodurch die Reaktion in der Kammer 40 künstlich erhöht wird. Somit verstellt sich der Schieber 22 bezüglich der Figur nach links, bis die Leitung 46 verschlossen und die Leitung 44 geöffnet ist, wodurch eine Phase der Verminderung des Drucks in der hydraulischen Betätigungsvorrichtung 38 hervorgerufen wird. Danach tritt der Schieber 22 unter der gekoppelten Wirkung des an die Seite 24 angelegten Drucks und des in der Kammer 40 herrschenden Drucks sowie der von dem Elektromagneten 32 aufgebrachten Schubkraft in eine Druckregelphase ein, in dem aufeinanderfolgend die Leitungen 44 und/oder 46 geöffnet und geschlossen werden, bis das bevorstehende Blockieren des Rades verschwunden ist.
  • Im Falle des Ausfalles der Druckfluidquelle wirkt der Schieber 22 wie ein Hauptzylinder, wobei das in der Reaktionskammer 40 eingeschlossene Fluidvolumen dann unter der Wirkung des Hauptzylinders komprimiert wird.
  • In Figur 2 sind dieselben Bezugszeichen zur Bezeichnung von gleichen Bestandteilen verwendet worden. Die ausgeführten Veränderungen sind die folgenden:
  • Die Druckfluidguelle 48 steht mit dem Hauptzylinder 10 über ein Rückschlag-Kugelventil 50 in Verbindung, das normalerweise geschlossen ist und geöffnet wird, wenn der von der Quelle 48 abgegebene Fluiddruck kleiner als der Druck des vom Hauptzylinder 10 abgegebenen Fluides ist. Eine mit einer Drosselstelle versehene Abzweigleitung 52 ermöglicht ferner der Druckfluidquelle 48, wenn diese durch eine einfache Pumpe gebildet ist, nicht benötigtes, unter Druck stehendes Fluid zum Vorratsbehälter 14 zu fördern, wodurch eine übermäßige Alterung der Pumpe vermieden wird.
  • Diese Ausführungsform ist dafür vorgesehen, um zu vermeiden, daß die Druckguelle 48, wenn sie eine einfache Pumpe ist, erst nach einer bestimmten Zeit wirksam ist, die kurz, jedoch für die Sicherheit nicht vernachlässigbar ist. Somit wird bei einer Bremsung das von dem Hauptzylinder 10 abgegebene Fluid an die hydraulische Betätigungsvorrichtung 38 über das Ventil 50 und die Leitung 46 angelegt, welche mit der Nut 36 in Verbindung steht, solange der Druck des von der Pumpe geförderten Fluids nicht eine Mindestschwelle erreicht hat. Diese Lösung bietet im Falle eines Ausfalles der Pumpe einen weiteren Vorteil, da der Hauptzylinder 10 dann ihre Aufgabe vollständig übernimmmt.
  • Obwohl nur die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben und dargestellt wurden, ist es offensichtlich, daß der Fachmann zahlreiche Veränderungen ausführen kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der von den beigefügten Patentansprüchen abgegrenzt ist.

Claims (3)

1. Druckmodulationssystem für einen hydraulischen Bremskreis mit wenigstens einem Hauptzylinder (10), einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung (38), einer Hochdruckfluidquelle (48), einem Niederdruckfluidvorratsbehälter (14), einem Elektromagneten (32), der von einem Rechner gesteuert ist und mittels eines Magnetkerns (30) die Stellung eines in einer Bohrung (20) gleitenden Schiebers (22) ändert, der von einer Feder (34) zum Zurückstellen in die Ruhestellung beaufschlagt ist, sowie einer Reaktionskammer (40), die permanent mit der hydraulischen Betätigungsvorrichtung (38) verbunden ist, wobei die hydraulische Betätigungsvorrichtung (38) entsprechend der Stellung des Schiebers (22) entweder mit dem Vorratsbehälter (14) oder der Druckfluidquelle (48) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Hauptzylinder (10) abgegebene Druckfluid permanent an eine Seite (24) des Schiebers (22) angelegt ist, dessen andere Seite sich an dem Magnetkern (30) abstützt und die von der Rückstellfeder (34) ausgeübte Kraft aufnimmt, und daß die Reaktionskammer (40) in dem Schieber (22) ausgebildet ist, wobei dieses System ein integriertes Druckverstärkungs- und modulationssystem bildet.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionskammer (40) durch eine Innenbohrung des Schiebers (22) gebildet ist, in der in dichter Weise eine bezüglich der Bohrung (20) feststehende Nadel (42) angeordnet ist.
3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Druckfluidquelle (48) und der Seite (24), an welcher der von dem Hauptzylinder (10) abgegebene Fluiddruck anliegt, eine normalerweise geschlossene Verbindung ausgebildet ist, wobei ein Ventilmittel (50) diese Verbindung öffnet, wenn der von der Druckquelle (48) abgegebene Fluiddruck kleiner als der Druck des von dem Hauptzylinder (10) abgegebenen Fluides ist.
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