DE69302399T2

DE69302399T2 - Kostengünstiges antiblockierbremssystem

Info

Publication number: DE69302399T2
Application number: DE69302399T
Authority: DE
Inventors: Timothy Albert
Original assignee: AlliedSignal Inc
Current assignee: Robert Bosch Technology Corp
Priority date: 1992-11-05
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2013-10-29
Also published as: US5354123A; JPH08502938A; AU5542694A; EP0666808B1; DE69302399D1; WO1994010015A1; EP0666808A1

Description

Die Erfindung betrifft allgemein Fahrzeugbremssysteme und insbesondere Fahrzeugbremssysteme mit Antiblockierschutz.
Beim Fahren auf Eis oder Schnee ist es bekannt, das Bremspedal zu "pumpen", um die auf die Räder wirkende Bremskraft zyklisch zu vergrößern und zu verkleinern, so daß ein rutschendes Rad, das zu blockieren droht, möglicherweise wieder zurück auf eine Drehzahl beschleunigt wird, die der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht. Ein solches vom Fahrer hervorgerufenes Antiblockierverfahren wird von vielen bekannten Antiblockiersystemen simuliert. Im U.S. Patent 4,218,100 wird die Verbindung zwischen der Druckmittelquelle und dem stellglied unterbrochen und Strömungsmittel aus dem Stellglied zu einem Niederdruckreservoir geleitet, sobald ein Blockierzustand erfaßt ist. Eine zweite Druckmittelquelle und ein auf Druck ansprechendes Ventil sind vorgesehen, das öffnet, um das Stellglied wieder mit Strömungsmittel aufzufüllen, wenn die Druckdifferenz zwischen der vom Fahrer gesteuerten Druckmittelquelle und dem Bremsstellglied einen bestimmten Wert überschreitet.
Im U.S. Patent 4,944,331 ist ein gegenüber dem U.S. Patent 4,218,100 verbessertes Ventil offenbart, das als Antiblockierventil fungiert. Bei dieser patentierten Anordnung ist ein Drei-/Zweimagnetventil als kompakte Einheit gebaut, bei der an jedem Ende des Magnetankers und von diesem gemeinsam betätigt je ein Ventilelement angeordnet ist. DE-A-34 38 646, aus dem alle Merkmale des Oberbegriffs im Anspruch 1 bekannt sind, schildert ein von einer Druckdifferenz betätigtes, dreisitziges, duales Rückschlagventil in einem Antiblockiersystem.
Ebenfalls anhängige und in einer Hand befindliche U.S. Patentnummern 5,299,858 (Patentfamilienmitglied WO/A/92/- 18363, rechtzeitig veröffentlicht), 5,163,474; 5,226,702 und 5,234,031 (alle nach dem Prioritätstag der vorliegenden Anmeldung veröffentlicht) schildern kombinierte Magnetventil- und Wechselventilanordnungen, bei denen die Wechselventile vom Druckunterschied betätigt sind und einen gedrosselten Strömungsaufbau ermöglichen. Es wäre vorteilhaft, die Wechselventile wegzulassen oder zu vereinfachen.
Es ist wünschenswert, ein wirtschaftliches, vollfunktionierendes Bremssteuersystem zu schaffen, das eine verringerte Anzahl von aufwendigen Ventilen und eine verringerte Anzahl von Bauteilen besitzt, so daß es deshalb einfacher zusammengebaut und gewartet werden kann. Es ist wunschenswert, daß das Antiblockier-Bremssystem eine vergrößerte Pedaltrennung besitzt, die Wechselventile nicht erforderlich macht, um den gedrosselten Strömungsaufbau zu ermöglichen. Es ist vorteilhaft, daß das System von einer festen Drossel zum Druckaufbau im Radbremszylinder Gebrauch macht.
Erfindungsgemäß werden die vorgenannten Probleme bei einem kombinierten Brems- und Antiblockiersystem für ein Radfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Zeichnung zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des Antiblockier- Bremssteuersystems der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Modulator mit den Magneten und zugehörigen Ventilen für zwei Radbremsen im Zustand des normalen Bremsens;
Fig. 3 einen Schnitt durch den Modulator der Fig. 2 in der Ventilstellung für den Druckabbau;
Fig. 4 einen Schnitt durch den Modulator der Fig. 2 in der Ventilstellung für Druckaufbau und
Fig. 5 ein zeitliches Schaubild für die Rad- und Fahrzeuggeschwindigkeiten und für das Ausgangssignal des elektronischen Steuergerätes.
In der Zeichnung sind jeweils gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
In Fig. 1 ist ein Antiblockier-Bremssystem 8 mit vier Kanälen für einen Pkw oder ein ähnliches Fahrzeug schematisch dargestellt. Das Antiblockier-Bremssystem kann sich eines üblichen elektronischen Steuergeräts 100 und entsprechender Raddrehzahlsensoren bedienen. Das System hat ein Antiblokkier-Magnetventil 10 zwischen einer fahrerbetätigten Druckmittelquelle 11 und einer rechten Vorderradbremse 12. Typischerweise ist die Druckmittelquelle 11 ein bekannter Hauptbremszylinder mit zwei getrennten Kreisen für das linke Vorderrad 17, rechtes Hinterrad 41 und für das rechte Vorderrad 12/linkes Hinterrad 39. Diese spiegelbildliche Symmetrie sorgt offensichtlich für den gemeinsamen Druckschalter 14 und Pumpenmotor 37. Ferner ergibt sich eine starke Symmetrie zwischen den Vorderrad- und Hinterrad- Strömungsmittelkreisen, wobei der einzige Unterschied darin besteht, daß an den Hinterrädern Druckventile 39a und 41a vorgesehen sind. Diese bekannten Druckventile sind vorhanden, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, daß ein Hinterrad blockiert, indem die Hinterrad-Bremszylinder 39, 41 nur mit einem Teil des Druckes beaufschlagt werden, wenn der Druck über einem bestimmten Schwellwert liegt. Jedenfalls gilt die Beschreibung des Systems 8 insgesamt für alle Räder, auch wenn nur hauptsächlich der rechte Vorderrad-Bremskreis im einzelnen erläutert wird. Die Bremse 12 ist typischerweise eine bekannte Scheibenbremse. Zur Sicherheit wird eine Warnleuchte oder Warnsignal vom Druckschalter 14 ausgelöst, wenn die Druckdifferenz zwischen den beiden Seiten des Systems einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Das Bremssystem 8 besitzt mehrere bekannte Filter wie 30, 30A, 31, 32 und 34 und Rückschlagventile wie 36 und 38, deren Funktion offensichtlich ist und nicht weiter beschrieben wird.
Zum Reservoir 33 führt eine hydraulische Niederdruckleitung über 26 und 35 zurück. Das Zweigweg-Magnetventil 10 für Druckaufbau und Druckabbau liegt zwischen dem Hauptbremszylinder 11, der Rückleitung 26 und der Bremse 12 und dient zum Beaufschlagen des Bremszylinders vom Hauptbremszylinder aus und von der Bremse zur Rückleitung. Ein Speicher 23 speichert Druckmittel, das von der Pumpe 37,52 geliefert wird. Pumpe und Speicher bilden eine Druckmittelquelle zur Druckbeaufschlagung beim Antiblockierbremsen. Die Drossel 27A sorgt für eine Drosselung des Strömungsmittels aus der Pumpe 37, 52/Speicher 23 in die hydraulisch betätigte Bremse 12 beim Antiblockier-Druckaufbau. Eines dreisitziges duales Rückschlagventil 15A, 15B, das vom Differenzdruck betätigt wird, ist für die Bremsen 12 und 39 gemeinsam und ist in einer ersten normalen Bremsstellung (s.Fig. 2) in der Lage, Strömungsmittel vom fahrergesteuerten Hauptbremszylinder 11 in die Bremse 12 zu speisen, um Bremsdruck auszuüben, während es in einer zweiten Stellung (Fig. 3 und 4) die Strömung aus dem Hauptbremszylinder zur Bremse absperrt. Die dreisitigen, dualen Rückschlagventile 15A, 15B und die dreisitzigen dualen Magnetventile 10, 28 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 57 des Modulators 15 (Fig. 2 bis 4) untergebracht. Jedes Ventil 10, 28 ist in der normalen Bremsstellung (Fig. 2) in der Lage, Strömungsmittel vom Hauptbremszylinder 11 zu den jeweiligen Bremsen 12, 39 zum Abbremsen zu liefern, und im Druckabbau (Fig. 3) Strömungsmittel von den Bremsen 12, 39 abzuführen, um die Bremskraft abzubauen, während die Strömung von der Pumpe 37, 52/Speicher 23 und Drosseln 27a, 27b zu den Bremsen 12, 39 abgesperrt wird.
Nunmehr wird der Modulator 15 in Fig. 2 näher erläutert. Eine Bremsleitung 13 ist an das Modulatorgehäuse 57 über die dualen Rückschlagventile bzw. Ventilkörper 15A, 15B angeschlossen, wobei das Ventil 15a von einer Feder 56 vorgespannt ist. Das Ventil 15A sitzt auf dem Ventilsitz 15X und das Ventil 15B sitzt entweder auf dem Ventilsitz 15Y oder 15Z auf. Im Modulatorgehäuse 57 sind Zweiweg-Magnetventile 10 und 28 eingebaut, deren Anker 10A, 28A mit ihren entsprechenden Wicklungen von Federn 10D und 28D jeweils in eine unbetätigte Ruhestellung gedrückt werden. Jedes Magnetventil 10, 28 besitzt zwei einander gegenüberliegende Stößel 10F, 10G und 28F, 28G, an deren Enden Kugelventilkörper angeordnet sind. Die Kugel 10H steht für einen primären Abbau und die Kugel 10I für einen sekundären Abbau und dies gilt auch für die Kugel 28H und 28I. Die Kugeln 10I und 28H sitzen auf Ventilsitzen 10I1 und 28I1 beim normalen Bremsen. Soll das Fahrzeug verzögert werden, so wird der Stößel 16 (Fig. 1) vom Bremspedal verschoben und Druckmittel gelangt über die Bremsleitungen 13, 20 vom Hauptzylinder 11 zu den Vierrad-Bremszylindern zum Bremsen des Fahrzeugs. Die Strömung aus der Leitung 13 öffnet das Rückschlagventil 15A, so daß der Durchgang am Ventilsitz 15X geöffnet und gleichzeitig am Ventilsitz 15Z geschlossen wird. Das Strömungsmittel gelangt in die Kammer 57A und an den primären Abbaukugeln 10H, 28A vorbei in die Bypass-Kanäle 57B und dann in die Leitungen 19 und 40 und zu den zugehörigen Radbremszylindern. Dies ist der Strömungsweg zum normalen Bremsen, das vom Hauptzylinder 11 eingeleitet worden ist. Beim normalen Bremsen sperren die sekundären Abbaukugeln 10I und 28I die Strömungswege 57C zu den Rückleitungen 26 ab. Das Rückschlagventil 21A in der Leitung 54 dient als Schutzventil, das eine Strömung durch die Drosseln 27A und 27B und zur Kammer 42 und zur Pumpe 37, 52 verhindert.
Sobald das elektronische Steuergerät 100 einen ausreichenden Unterschied zwischen der Raddrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt, womit ein bevorstehendes Blockieren angezeigt wird, werden die vier Doppelmagneten mit einem Signal betätigt, also das Magnetventil 10 für den Druckaufbau und Druckabbau und wird die Strömung vom Hauptzylinder 11 zu den Radbremszylindern wie dem Bremszylinder 12 beendet. In den Fig. 1 und 3 erregt das Steuergerät 100 die Wicklungen um die Anker 10A, 28A, um die Anker zu betätigen und damit die primären Abbaukugeln 10H, 28A auf ihre Ventilsitze zu verschieben. Außerdem bewegen die Stößel 10G, 28G die sekundären Abbaukugeln 10I, 28A in Eingriff mit ihren Ventilsitzen 10I2 und 28I2, so daß während des Druckabbaues beim Einströmen von Strömungsmittel von der Pumpe 37, 52 her über die Leitung 54 das Druckmittel nicht in die Kanäle 57B und damit zu den Radbremszylindern gelangt. Wie die Richtungspfeile in Fig. 3 zeigen, kann das Strömungsmittel im Radbremszylinder 12 über die Verbindungskanäle 57C zur Niederdruckseite bzw. in die Rückleitung 26 strömen und dann durch die Leitung 35 zur Saugseite der Pumpe 52. Bei der anfänglichen Magnetbetätigung baut sich das Strömungsmittel aus der Kammer 57A und an den Kugeln 10H und 28A vorbei zu den Leitungen 26 über die Kanäle 57B und 57C ab und das anfängliche Absenken des Druckes in der Kammer 57A führt zu einem höheren Druck im Kanal 57D (vom Speicher 23 und der laufenden Pumpe 37, 52), um so die dreisitzigen dualen Rückschlagventile 15A, 15B so zu verschieben, daß das Rückschlagventil 15B dichtend auf dem Ventilsitz 15Y aufsitzt und das Rückschlagventil 15A auf dem Sitz 15X aufsitzt, um den Hauptbremszylinder 11 abzusperren. Die Rückschlagventile 15A, 15B bleiben in dieser Stellung während des nachfolgenden Druckaufbau- und Druckabbau-Programms.
Sobald sich die Radgeschwindigkeit bzw. Raddrehzahl ausreichend an die Fahrzeuggeschwindigkeit angleicht, werden entsprechend Fig. 4 die Magnetventile 10, 28 abgeschaltet und nehmen ihre früheren Ruhestellungen ein wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, wobei die sekundären Abbaukugeln 10I, 28I auf den zugehörigen Ventilsitzen 10I1 und 28I1 sitzen und die primären Abbaukugeln 10H, 28A von ihren Ventilsitzen abgehoben sind. Das Vorhandensein von hohem Druck, der ständig die Leitung 54 und den Kanal 57D beaufschlagt, hält die Rückschlagventile 15A und 15B in ihren jeweiligen Absperrstellungen, so daß die Verbindung vom Hauptbremszylinder 11 zur Pumpe 37, 52 isoliert bleibt. Hochdruck aus der Leitung 54 beaufschlagt die Kammer 42 und gelangt über die Drosseln 27A, 27B nach außen zu den Radbremszylindern 12, 39A über die Leitungen 40, 19. Sobald sich der Bremsdruck und der Speicherdruck nach Beendigen des Antiblokkier-Bremsvorganges ausgleichen, öffnen sich die Rückschlagventile 15A, 15B und stellen die Verbindung vom Hauptbremszylinder 11 wieder her.
Bekannte Antiblockierkreise können vier Antiblockier-Magnetventile in der geschilderten Funktion aufweisen, können aber auch vier Wechselventile besitzen (eines für jedes Rad), die jeweils einen beweglichen, eine Drosselstelle bildenden Körper besitzen und die mit Hilfe der Erfindung eliminiert worden sind. Stattdessen werden vier feste Drosselöffnungen 27A bis 27D und zwei Paare dreisitziger, dualer Rückschlagventile zusammen mit den vom Druckunterschied betätigten Ventilen 15A, 15B und 15C und 15D eingesetzt (s. Fig. 1).
Fig. 5 zeigt, wie ein bekanntes elektronisches Steuergerät den Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsabbau-Schwellwert auf der gestrichelten Linie 43 einstellt. Die tatsächliche Fahrzeuggeschwindigkeit ist mit der dünnen durchgezogenen Linie 45 wiedergegeben, während die Raddrehzahl (die von einem typischen Drehzahlsensor gemessen wird) mit der dicken ausgezogenen Linie 47 wiedergegeben ist. Rad- und Fahrzeuggeschwindigkeit fallen in den Bereichen 48 und 50 zusammen, also kein Radblockieren, während sich die beiden Werte im Bereich 49 unterscheiden und damit ein Radblokkieren anzeigen. Sinkt die Raddrehzahl 47 auf einen Punkt, der den Druckabbau-Schwellwert 43 zum Zeitpunkt T&sub0; schneidet, so werden der Pumpenmotor 37 (Signal 70) und das betreffende Magnetventil wie 10 oder 28 (Leitung 80) erregt. Die Zeit T&sub0; bezeichnet die Zeit, zu der ein Magnetventil des Modulators 15 aus der Stellung der Fig. 2 in die der Fig. 3 umschaltet. Zum Zeitpunkt T&sub1; hat das Blockieren des betreffenden Rades im Hinblick auf den Druckabbau entsprechend Fig. 3 geendet. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Wiederaufbau des Bremsdruckes gewünscht und das vorher betätigte Magnetventil des Modulators 15 soll aus der Abbaustellung in Fig. 3 zur Druckaufbaustellung in Fig. 4 umschalten. Zu diesem Zeitpunkt wird das Magnetventil für die betreffende Radbremse entregt. Die Radgeschwindigkeit 47 kehrt zu der nicht blockierenden Geschwindigkeit zum Zeitpunkt T&sub2; während des Druckaufbaues zurück, währenddessen der Bremsdruck gemäß Fig. 4 ansteigt. Das Ventil (die Ventile) schaltet(n) in die normale Bremsstellung zurück (gem. Fig. 2), wenn zum Zeitpunkt T&sub3; der Pumpenmotor 37 abgeschaltet wird.

Claims

1. Kombiniertes Brems- und Antiblockiersystem (8) für ein Radfahrzeug, bestehend aus:

einer vom Fahrer gesteuerten hydraulischen Druckmittelquelle (11);

einer hydraulisch betätigten Radbremse (12,17,39,41), die entsprechend der hydraulischen Druckmittelbeaufschlagung eine Bremskraft auf ein Fahrzeugrad ausübt;

eine Druckmittel-Rückleitung (26,35);

Druckmittelquellen (23,37,52) zum Erzeugen von hydraulischem Druckmittel und

Modulatormittel (15) mit einem von einer Druckdifferenz betätigten dreisitzigen, Zweiweg-Rückschlagventilkörper (15a, 15b), das in einer ersten Stellung Strömungsmittel aus der Druckmittelquelle (11) zur Bremse (12,17,39,41) zur Ausübung von Bremskraft führt und in einer zweiten Stellung abhängig vom Druckmittel die Strömung aus der Druckmittelquelle (11) zur Bremse (12,17,39,41) absperrt, mit einem zwischen der Druckmittelquelle (11), der Rückleitung (26,35) und der Bremse (12,17,39,41) angeordneten Strömungsmagnetventil (10,28) zum wahlweisen Zuführen von Strömungsmittel aus der Druckmittelquelle (11) zur Bremse und aus der Bremse zur Rückleitung, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmagnetventil (10,28) eine von einem Magnet betätigte, in linearer Ausrichtung dreisitzige Zweiweg-Ventilanordnung (10,28) aufweist, die Modulatormittel (15) ein Gehäuse (57) aufweisen, in dem der Rückschlagventilkörper (15a,15b) und das Strömungsmagnetventil (10,28) untergebracht sind, und eine in dem Gehäuse (57) integrierte Strömungsmitteldrosselung (27A bis 27D), von der die Druckmittelströmung aus den Druckmittelquellen (23,37,52) zur Bremse (12,17,39,41) gedrosselt wird, zum Einspeisen von Druckmittel in die Bremse (12,17,39,41) über die Strömungsmitteldrosselung (27A bis 27D), um die Bremskraft wieder aufzubauen, nachdem das Strömungsmagnetventil (10,28) bei anfänglicher Betätigung Strömungsmittel aus der Bremse (12, 17,39,41) zur Rückleitung (26,35) abgeführt hat.

2. Kombiniertes Brems- und Antiblockiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetbetätigte, in linearer Ausrichtung dreisitzige Zweiweg-Ventilanordnung zwei Betätigungsstößel (10F, 10G; 28F, 28G) mit Ventilkörpern (10H, 10I; 28H, 28I) an entgegengesetzten Enden der Stößel aufweist, wobei ein Ventilkörper (10I, 28I) auf einem zugehörigen Ventilsitz (10I1, 28I1) aufsitzt und damit die Strömung absperrt, wenn der andere Ventilkörper (10H, 28B) von seinem Ventilsitz abgehoben ist, um eine Strömung durchzulassen.

3. Kombiniertes Fahrzeugbrems- und Antiblockiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner eine Kammer (42) aufweist, in die Druckmittel eingespeist wird, und daß die Kammer (42) eine Drosselstelle (27A-D) neben einem Ventilsitz (10I2, 28I2) aufweist, der mit dem einen Ventilkörper (10I, 28I) zusammenwirkt, wobei die Drosselstelle (27A-D) die Strömung zum Radbremszylinder (12,17,39,41) drosselt.

4. Kombiniertes Fahrzeugbrems- und Antiblockiersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (42) mit einem Kanal (57D) der Modulatormittel (15) in Verbindung steht, um Druckmittel dem Rückschlagventilkörper (15A, 15B) zuzuführen, der auf einen dualen Ventilsitz (15X, 15Y) hingeschoben wird und diesen absperrt.

5. Kombiniertes Fahrzeugbrems- und Antiblockiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rückschlagventilkörper (15A, 15B) einen Stößel mit einem ersten und zweiten Ventilkörper (15A, 15B) an entgegengesetzten Enden aufweist, wobei der erste Ventilkörper (15A) von Federmitteln (56) auf einen Ventilsitz (15X) vorgespannt wird, und der zweite Ventilkörper (15B) in einem Strömungsweg zwischen den dualen Ventilsitzen (15Y, 15Z) angeordnet ist, die wahlweise mit dem zweiten Ventilkörper (15B) entsprechend dem unbetätigten und betätigten Zustand des zweiten Ventilkörpers (15B) zusammenwirken.