SE447090B - Bromskraftsmodulator for hydrauliska fordonsbromsar - Google Patents

Description

447 090 konstant.

Eftersom det här är fråga om en modulator för hydrauliska bromssystem är de i det föregående använda uttrycken "broms- kraft" och "bromsmoment" i stort sett liktydiga med hydraul- olje- eller bromsoljetrycket i en hjulbromscylinder, eftersom bromsmomentet i en hydraulisk broms väsentligen är direkt proportionellt mot det pålagda hydrauloljetrycket. I denna beskrivning används den av fackmän inom området vanligtvis använda benämningen "bromsolja" oavsett vilken hydraulvätska' som kan förekomma.

Av vad som hittills framförts framgår, att man av en universellt användbar modulator, dvs. en modulator som kan användas i kombination med varje hittills känd hjulsensor, måste kräva att den kan ta emot och verkställa fyra kommandon, nämligen: l. Spärra tryckuppbyggnaden i hjulbromscylindern. 2. Sänk trycket i hjulbromscylindern. 3. Höj åter trycket i hjulbromscylindern. 4. Håll trycket i hjulbromscylindern konstant.

Patentlitteraturen innehåller en stor mängd beskrivningar av bromsmodulatorer, av vilka en del endast kan ta emot och verk- ställa de tre första av de ovan uppräknade kommandona.

Förutom att vara komplicerade, störningskänsliga och dyrbara har de en gemensam, dominerande nackdel - de är svåra att urlufta. De innehåller solenoidventiler och "by-pass"-kanaler i vilka luft kan inneslutas som inte går att avlägsna genom den för fackmannen väl kända och sedan årtionden praktiserade urluftningsprincipen, nämligen att enbart öppna en urluft- ningsnippel på hjulbromscylindrarna. Man måste också ha pocmi QUALITY 447 090 urluftningsnipplar på modulatorn. På vissa måste man följa en exakt procedur, som ofta kräver att solenoidventiler måste aktueras under vissa faser av urluftningsproceduren. Förutom att sådana urluftningsprocedurer är ytterligt serviceovänliga, så innebär bristfällig urluftning för vissa av de hittills kända modulatorerna en direkt fara, nämligen den, att om den föreskrivna urluftningsproceduren inte följs minutiöst, så kan luft finnas instängd i modulatorn som inte stör den normala bromsens funktion. Montören eller servicemannen har urluftat bromssystemet till dess att den "pedalsvampighet" som känne- tecknar ett illa urluftat bromssystem har eliminerats. Detta kan ha till följd, att så snart fordonet kommer i en situation som kräver att modulatorn träder i funktion, denna är inoperabel på grund av den inneslutna luften och det finns t.o.m. exempel på modulatorer, som vid aktivering, om luft finns instängd i desamma, släpper ut denna i det ordinarie bromssystemet, så att också detta blir inoperabelt.

Det är således ett rimligt krav på en modulator att den utan vidare åtgärder kan urluftas genom den etablerade processen enbart genom öppnande av den "ordinarie" urluftningsnippeln i hjulbromscylindern.

I patentlitteraturen finns endast två modulatorer beskrivna, som åtminstone någorlunda tillfredsställer detta krav, nämligen en enligt det svenska patentet 7501883-8 och en enligt det amerikanska patentet 4.138.165.

Dessa modulatorer kan kortfattat beskrivas som en konventio- nell kolvpump, vars kolv oscilleras medelst en av en elektrisk motor driven excenter och som är utrustad med två fjäderbelastade backventiler, av vilka den ena tjänstgör som inloppsventil och den andra som utloppsventil. Normalt hålls dessa backventiler öppna av en skruvfjäder, varför bromsolja fritt kan passera modulatorn i båda riktningarna under vanliga bromsningar. Emellan de båda backventilerna finns en Pwä ofiänxrff~ i 447 090 4 solenoidmagnet som vid strömsättning förmår att övervinna kraften från den tidigare nämnda skruvfjädern, som normalt håller de båda backventilerna öppna. Då denna solenoidmagnet strömsätts stängs de båda backventilerna och om kolvrörelse- mekanismen startar börjar pumpen att pumpa bromsolja från hjulcylindern tillbaka till bromsoljetryckalstraren, vanligen en fotmanövrerad cylinder med kolv i allmänhet försedd med en s.k. vakuumservo för förstärkning av kraften från operatörens fot. Detta.är vad som sker då hjulsensorn avger kommando att sänka bromsoljetrycket i hjulbromscylindern. Då strömmen till' solenoidmagneten bryts öppnas åter de båda backventilerna, varvid bromsolja börjar strömma från tryckalstraren, genom modulatorn och fram till hjulbromscylindern, i vilken trycket således åter höjs. Detta är vad som sker då hjulsensorn ger kommando att åter höja trycket i hjulbromscylindern.

Modulatorn enligt det svenska patentet 7501883-8 är en i princip enkelt uppbyggd anordning som till synes kan tillverkas till en rimlig kostnad och som vid en första anblick förefaller att tillfredsställa alla krav som måste ställas på en bromsmodulator för hydrauliska fordonsbromsar, bl.a. de villkor beträffande enkel urluftning som diskuterats tidigare.

Vid en närmare analys av denna modulator finner man emellertid att den är behäftad med åtskilliga brister av sådant slag att den inte uppfyller de krav som idag måste ställas på en bromsmodulator.

De mest väsentliga av dessa brister diskuteras i följande sju punkter. 1. Urluftningen är inte problemfri, vilket antytts tidigare genom ordvalet "åtminstone någorlunda tillfredsställer detta krav". Genom att de båda backventilerna öppnas och sluts av en och samma solenoidanordning måste det finnas en ventilkammare 447 090 som medelst en kanal är förbunden med utrymmet ovanför pumpkolven. Vid urlufting strömmar bromsolja med inblandade luftbubblor igenom ventilkammaren, men däremot inte genom utrymmet ovanför kolven, som således måste urluftas genom att bromsolja av tyngdkraften rinner ner genom kanalen som förbinder de båda utrymmena. Kanalen måste vara ganska vid om luften i utrymmet ovanför kolven verkligen skall gå upp genom kanalen till ventilkammaren för att därifrån under urluft- ningsproceduren lämna modulatorn. Är kanalen för klen kan luftbubblor på grund av bromsoljans höga ytspänning hindra luften att lämna utrymmet ovanför kolven. Det följer således av sig själv att urluftningen av modulatorn enligt det svenska patentet 7501883-8 är problematisk. 2. Av punkt (1) framgår, att modulatorn för att över huvud taget vara möjlig att urlufta måste vara orienterad på ett bestämt sätt, nämligen så att ventilkammaren i huvudsak ligger rakt över utrymmet ovanför kolven. Detta villkor är svårt att uppfylla med hänsyn till de trånga utrymmen som i moderna fordon står till buds. 3. Den i punkt (1) nämnda kanalen mellan ventilkammaren och utrymmet ovanför kolven utgör en besvärande dödvolym, som kan äventyra pumpens funktionl Bromsoljor har en betydande elas- ticitet som för pumpar med så små slagvolymer i förhållande till ofrånkomliga dödvolymer som det är frågan om här har en förödande effekt på pumpens förmåga att åstadkomma höga trycke differentialer. 4. En enda solenoid som manövrerar två backventiler måste ligga emellan dessa, vilket innebär att den ventil som utgör pumpens utloppsventil och som är vänd mot bromssystemets tryckalstrare av solenoiden måste manövreras av ett genom ventilsätet gående stift. Ventilens effektiva genomströmnings- area utgörs då av skillnaden mellan ventilsätets och manöverstiftets tvärsnittsareor. Bromsoljetrycksdifferentialen 447 090 arbetar mot tvärsnittsarean på detta stift, men arean ger inget bidrag till ventilens genomströmningsarea. Även om man använder ett så klent stift som ett med diametern 1,5 mm så innebär detta vid t.ex. en tryckdifferential av 150 bar en kraft av 27 N. Denna kraft utgör vid ventilens öppnande en ren förlust och utgör ett extra krav på solenoiden som innebär att denna blir stor och därmed långsam. 5. Eftersom båda backventilerna manövreras av en enda solenoid kan modulatorn inte ta emot och verkställa den sista av de fyra kommandotyper som nämnts tidigare. Detta kräver att de båda backventílerna kan manövreras oberoende av varandra.

Teoretiskt skulle detta kommando, "håll trycket i hjulbroms- cylindern konstant", kunna verkställas genom att hålla solenoiden strömsatt och därmed backventilerna stängda och stanna motorn. Detta är emellertid i realiteten ingen framkom- lig väg, eftersom den i motorn lagrade rörelseenergin håller motorn igång länge trots att strömmen till densamma har brutits. Det finns väl beprövade metoder att förkorta motorers stopptid efter det att strömmen brutits. t.ex. att kortsluta motorn så att den övergår till att fungera som en generator, varvid den genererar ett bromsmoment. Man kan också efter det att strömmen brutits sända en kort strömstöt "baklänges" genom motorn för att bringa den till stopp. Man kan också bromsa motorn med en fjäderbelastad broms som genom en solenoid hålls lossad av samma ström med vilken man matar motorn. Denna sistnämnda åtgärd kan kombineras med de tidigare nämnda. Dessa åtgärder är emellertid inte tillräckliga för att åstadkomma så korta responstider som krävs.

Dessutom vill man, för att åstadkomma snabb verkställan av order från hjulsensorn helst låta motorn vara igång under hela den tidsrymd under vilken systemet hjulsensor/modulator kontrollerar ett bromsförlopp. Anledningen till detta framgår av den kommande beskrivningen av föreliggande uppfinning. m 447 090 6. Bromsmodulatorn enligt det svenska patentet 7501883-8 saknar anordningar för ett kontrollerat verkställande av sensorkommandot "höj åter trycket.i hjulbromscylindern". Då solenoiden öppnar de båda backventilerna höjs hydraulolje- trycket momentant. Detta medför betydande reglertekniska problem och systemet skulle fungera ryckigt och de häftiga bromsoljetryckansättningarna skulle medföra våldsamma belast- ningar på fordonets hjulupphängning. För att fungera tillfredsställande måste modulatorn kompletteras med anord- ningar för kontroll av tryckstegringsderivatan. Ett antal sådana anordningar redovisas i det svenska patentet 7605863-5. 7. Praktiska försök har visat, att man, utan att påverka det normala bromssystemets funktion, kan införa mycket kraftiga strypningar i bromsoljeledningarna. Man skulle därför kunna ge de båda backventilerna en mycket liten tvärsnittsyta, vilket skulle innebära små krav på manöverkraften från solenoiden, som således skulle kunna göras liten, strömsnål och snabb.

Mot detta står kravet på en åtskilligt större tvärsnittsyta för att backventilerna skall kunna fungera som effektiva inlopps- resp. utloppsventiler under pumpning.

Man har funnit, att bromssystem även för tunga personbilar tål strypningar i form av öppningar som har en diameter av inte ens l mm, 0,7 mm är vanligt och för mindre bilar ännu mindre.

Ett hål med en diameter på 0,7 mm har en yta av 0,38 mmz.

De maximala bromsoljetrycken i moderna bromssystem är aldrig lägre än 120 bar, 150 bar är vanligt förekommande och det finns extremfall där de maximala trycken ligger vid 200 bar och mera. 150 bar ger på tvärsnittsytan 0,38 mm2 en kraft av 5,7 N, vilket.är en kraft som relativt lätt kan åstadkonunas av en ganska liten solenoid.

Mot detta står det genom praktiska försök etablerade faktum, 447 090 att pumpen, för att man skall uppnå god pumpeffekt och en rimlig verkningsgrad, kräver mycket större ventiler. För normala personbilar är kravet på ventildiametrarna en diameter på minst 3 mm och helst 4-5. En bromsoljetrycksdifferential av 150 bar ger på en ventil med diametern 3 mm en kraft på över 100 N. Denna kraft går inte att åstadkomma med rimligt stora solenoider, i alla händelser inte som man samtidigt måste kräva ytterligt korta responstider.

Efter denna redogörelse inser man, att den som försöker att konstruera en användbar modulator enligt det svenska patentet 7501883-8 kommer att tvingas att finna en kompromiss mellan de båda i det föregående redovisade helt oförenliga kraven på backventilernas diametrar, vilket kommer att visa sig svårt för att inte säga omöjligt.

Modulatorn enligt det amerikanska patentet 4J38.l6S företer samma brister som de som uppräknats i punkterna l-7 för modulatorn enligt det svenska patentet 7501883-8 med undantag för punkterna 6 och 7.

Dessa båda brister har enligt det amerikanska patentet åtgär- dats genom att de båda backventilerna utformats som dubbelven- tiler. Denna består av en relativt stor ventilbricka i vilken en mindre ventil är arrangerad. Då modulatorn inte är i funktion hålles både de stora och de små ventilerna öppna. Då modulatorn konditioneras för att spärra vidare passage av bromsolja stängs både de stora och de små ventilerna och vid återpumpning *tjänstgör de stora ventilerna som in- och utloppsventiler.

Då återansättning av bromsoljetrycket skall ske förmår magnetkärnans returfjäder inte att öppna de båda stora ventilerna på grund av den upparbetade tryckdifferentialen.

Däremot öppnas de två små ventilerna och den ringformade yta som utgöres av skillnaden i areorna mellan det centrala hålet 447 090 i de stora ventilerna och det genom detta löpande skaftet på de små ventilerna utgör den strypning, som kräves för en mjuk, kontrollerad återansättning av bromsen. Då hydrauloljetrycket över modulatorn har i stort sett utjämnats helt så öppnas också de stora ventilerna.

Man inser, att de två bristerna enligt punkterna 6 och 7 ovan, åtminstone teoretiskt, har eliminerats.

Man har åstadkommit tillräckligt stora pumpventiler och en kontrollerad strypning av bromsoljeflödet vid återansättningen av bromsen.

Försök att utveckla modulatorer enligt detta amerikanska patent har emellertid visat, att konstruktionen innefattar en stor mängd små, mycket intrikata detaljer som måste tillverkas med orimligt snäva toleranser. Dessutom måste de mätasrisär i klasser för urvalsmontering. Det förhållandet att både hflopps-och utloppsventilen manövreras av en enda, mellanliggande magnetkärna ger mycket omfattande och svårbe- mästrade toleranskedjor.

I praktiken har det dessutom visat sig, att man trots att detaljerna har tillverkats med stor noggrannhet och att omsorgsfull urvalsmontering har tillämpats anordningen måste demonteras och detaljer bytas ut flera gånger innan fullgod funktion uppnås.

Praktiska försök för att fastställa lämplig stryparea för bromsoljan vid återansättning av bromsen under ett reglerat bromsförlopp har visat, att stryparean måste vara mycket liten; Detta innebär att spalten mellan skaftet på den lilla ventilen och hålet i den stora ventilen blir så liten, att risken för att spalten efter en tid minskas genom oxider, avlagringar och smuts så att stryparean minskas, så att modulatorns funktion äventyras är uppenbar. Blir stryparean pung QUALITY 447 090 10 tillräckligt liten så återansätts bromsen så långsamt att bromssträckorna under ett reglerat bromsförlopp förlängs.

Skulle spalten sättas igen helt blir följderna katastrofala.

Efter dessa påpekanden och efter att ha studerat de till det amerikanska patentet 4J38.l65 hörande ritningarna inser fackmannen att detta patent inte utgör en godtagbar utgångspunkt för utvecklandet av en tillförlitlig och tillräckligt billig produkt avsedd för massproduktion.

Föreliggande uppfinning erbjuder lösningar för alla här redovisade brister och svagheter som vidlåder hittills kända bromsmodulatorer för hydrauliska fordonsbromsar.

Några för närvarande föredragna utföringsformer enligt uppfin- ningen skall i det följande beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna, där FIG. 1 visar en ändvy av ett aggregat enligt ett för närvarande föredraget utförande enligt uppfinningen, FIG. 2 visar en längdsektion av aggregatet enligt fig. l utefter snittmarkeringen I-I i fig. 1, FIG. 3 visar en sektion av de båda i en bromskrets ingående solenoidventilerna utefter snittmarkeringen II-II i fig. l.

FIG. 4 visar ett förstorat avsnitt av den övre solenoidventi- len i fig. l och 3, FIG. 5 - 7 visar tvärsektioner av detaljer i fig.4 utefter i densamma utsatta snittmarkeringar III-III, IV-IV och V-V, FIG. 8 visar en perspektivvy av aggregatet enligt fig. 1-7, FIG. 9 - ll visar andra arrangemang av aggregatet enligt 447 090 ll uppfinningen med flera bromskretsar än de två som återfinns i aggregatet enligt fig. l - 8. Aggregaten enligt fign 9 och 10 innefattar fyra och aggregatet enligt fig. ll tre kretsar, FIG. 12 visar en krets av aggregatet enligt fig. l - 8 inkopplat i ett komplett bromssystem för en hjulbroms, FIG. 13 visar ett strömstyrke-tid-diagram för solenoidmanöver- kretsar, samt FIG. 14 visar ett alternativ till ventilarrangemanget enligt fig. 3 och 4.

Som framgår av fig. 12 är aggregatet 1 inkopplat i den normala hydraulledningen 2 i. ett konventionellt hydrauliskt bromssystem mellan bromsoljetrycksalstraren 3, på fig. 12 visad som en konventionell mastercylinder med vakuumförstär- kare, och en broms 4 innefattande ett bromsok med en bromscylinder 5 och en bromsskiva 6. Aggregatet eller broms- modulatorn l är en anordning som kan verkställa samtliga de fyra kommandon som nämnts i inledningen, dvs. dels kan blockera bromsoljeflödet från tryckalstraren 3 till bromscylindern 5 och hålla det konstant i densamma, dels kan pumpa bromsolja från bromscylindern 5 mot tryckalstraren 3 och slutligen på ett kontrollerat sätt åter låta bromsolja flöda från tryckalstraren 3 mot bromscylindern 5. Modulatorn 1 kan konstrueras för att hantera en eller flera hjulbromsar. L systemet ingår också en sensoranordning för avkännande av fordonshjulets rotationstillstånd som vid begynnande hjullâs- ning avger signal till aggregatet l att spärra uppbyggnaden av eller att avlasta det pålagda bromstrycket. Sensorsystemet har schematiskt antytts i fig. 12 och består av en givare 7, en kontrollbox 8 och en strömkälla 9, vanligen fordonets batteri, och ett antal elektriska ledningar, markerade med streckade linjer. 447 090 12 Fig. 12 innefattar en modulator 1 som kan kontrollera två hjulbromsar under förutsättning att dessa inte innehåller mer än en bromscylinder. Detsamma gäller modulatorerna enligt fig. 1, 2 och 8. Ett fordon med fyra hjul med bromsar innefattande en bromscylinder kräver således för individuell reglering av bromsarna två modulatorer enligt fig. 1, 2 och 8 eller en modulator med fyra kretsar. Exempel på sådana visas på fig. 9 och 10. Eftersom, vilket skall visas senare, de bakre bromsarna på konventionella personbilar har mycket liten bromseffekt jämfört med de främre, låter man ibland de bakre bromsarna utgöra en enda bromskrets som regleras av samma modulatorkrets. Man har då ofta ett sensorsystem 7, 8 för varje bakhjul och låter det sensorsystem som avkänner rotationstillståndet för det hjul som för ögonblicket rullar på det sämsta väglaget också reglera bromsen för det andra bakhjulet. Denna reglerfilosofi brukar benämnas'sense-low".

Man kan också låta båda bromskretsarna styras av ett enda sensorsystem 7, 8 vars givare drivs av kardanaxeln och som således avkänner medelvärden för de båda hjulens rotations- tillstånd. Sedan många år är som bekant hydraulsystemen till fordonsbromsar ur säkerhetssynpunkt uppdelade i två kretsar, varvid tryckalstraren 3 i allmänhet utgöres av en s.k. tandemmastercylinder. Ett exempel på uppdelning är att tandem- mastercylinderns ena krets omfattar framhjulsbromsarna och dess andra krets bakhjulsbromsarna. Ett annat är att den ena kretsen omfattar höger frambroms och vänster bakbroms och den andra vänster frambroms och höger bakbroms. Andra uppdelningar är tänkbara.

För att ernå än större säkerhet vid bortfall av en av tandem- mastercylinderns kretsar är vissa fordon försedda med hjulbromsar som har två bromscylindrar. Dessa bromsar är vanligen skivbromsar men det förekommer också trumbromsar med två bromscylindrar. Har ett fyrhjuligt fordon dubbla bromscy- lindrar i alla bromsarna så krävs för individuell reglering av alla hjulbromsarna åtta modulatorkretsar, vilket kräver fyra 44.? Û9Û 13 modulatorer enligt fíg. l, 2 och 8 eller två enligt fig. 9 eller 10. Sådana arrangemang är emellertid ovanliga. Vanligt är däremot arrangemang där frambromsarna har dubbla bromscylindrar men bakbromsarna endast en. Då erfordras sex modulatorkretsar, vilket exempelvis kan åstadkommas med tvâ modulatorer enligt fig. ll, tre enligt fig. l, 2 och 8 eller en enligt någon av figurerna 9 eller 10 plus en enligt fig. 1, 2 och 8. I sådana arrangemang kopplas den ena bromscylindern i frambromsarna till den ena av tandemmastercylinderns kretsar och den andra bromscylindern till den andra.

Väljer man i de ovan beskrivna arrangemangen flera modulato- rer, så kan man också uppnå en betydande säkerhet mot bortfall av någon av modulatormotorerna 10.

Många andra arrangemang än de som beskrivits här är tänkbara. men fackmannen inser att det är möjligt att åstadkomma modulatorer enligt föreliggande uppfinning som passar in i varje tänkbart system för uppdelning av hydraulsystemet i hyd- rauliska fordonsbromsar.

Modulatorer enligt den föreliggande uppfinningen kan i likhet med de i inledningen summariskt beskrivna modulatorerna enligt det svenska patentet 7501883-8 och det amerikanska patentet 4.138.165 beskrivas som en enhet, som innefattar en eller flera kolvpumpar. vars kolvar oscilleras av en av en elektrisk motor driven excenter och vars in- och- utloppsventiler utgöres av fjäderbelastade backventiler, som normalt hålles öppna men som vid aktivering för återpumpning av bromsolja från bromscylindern 5 till tryckalstraren 3 med elektromagnetiska medel kan slutas, så att pumpning kan ske.

Mellan modulatorerna enligt de ovan nämnda patenten och den enligt föreliggande uppfinning föreligger skillnader som är av synnerligen avgörande betydelse för modulatorns förmåga att arbeta tillförlitligt med höga reglerfrekvenser och med 447 090 14 måttlig strömförbrukning samt för förutsättningarna att kunna tillverka den till rimliga kostnader i stora serier.

Den mest väsentliga skillnaden ligger emellertid i backventil- arrangemanget i vilket den grundläggande skillnaden gentemot modulatorerna enligt de tidigare nämnda svenska och amerikans- ka patenten är, att båda backventilerna i dessa manövreras av en enda solenoid under det att den enligt den föreliggande uppfinningen har en solenoid för varje backventil, vilket leder till en rad fördelar.

Eftersom ventilerna inte behöver vara orienterade efter en gemensam linje kan de placeras godtyckligt i förhållande till varandra, vilket möjliggör att man kan åstadkomma en rak genomströmningskanal utan fickor och "blindtarmar", som försvårar urluftningen. Vidare meddger de separata ventilerna mycket goda möjligheter att åstadkomma små och kompakta modulatorer för många bromskretsar. Dessutom kan solenoiderna på båda ventilerna i samma krets placeras på samma sida om ventilsätena som ventilerna, vilket innebär att man kan undvika den ur genomströmningsareasynpunkt "döda area" som ett manöverstift genom ett ventilsäte medför, vilket innebär att kraven på solenoidernas manöverkrafter blir måttliga så att de kan göras små och därmed snabba. Genom att ha två separata solenoider istället för en gemensam för de båda backventilerna sjunker kraven på solenoidernas manöverkrafter ytterligare.

Med solenoiderna på samma sida om ventilsätena öppnas enkla* möjligheter att konstruera själva ventilerna som tvåstegsventiler, vilket ytterligare sänker kraven på solenoidernas manöverkrafter och slutligen medger arrangemanget med separata ventilenheter att man kan skilja den anordning som ansvarar för den nödvändiga strypningen av bromsoljeflödet vid återansättning av bromsen efter en nedpumpningsfas från huvudventilerna och arrangera en separat ventil som fullgör denna funktion och som manövreras av samma solenoid som huvudventilerna. Detta innebär mycket påtagliga 447 090 15 fördelar vad beträffar tillförlitlighet och rationell och billig tillverkning.

Dessa och andra fördelar med föreliggande uppfinning jämfört med exempelvis de tidigare diskuterade modulatorerna enligt det svenska patentet 7501883-8 och det amerikanska patentet 4.138.165 kommer att belysas ytterligare i den kommande detaljbeskrivningen av modulatorns uppbyggnad och funktion.

Pumpdelen (fig. 2). här definierad som hela anordningen med' undantag för de solenoidmanövrerade backventilerna, innefattar en elektrisk motor 10 på vars axel en excenter l3 är utformad, som över ett nållager 14, en excenterring 15 och kulor l6, l7 oscillerar kolvarna ll, 12 som pressas in emot excenteranord- ningen av fjädrarna 18, 19. Inuti fjädrarna 18, 19 ligger som dödvolymsutfyllnad två kroppar 20, 21. Kolvarna löper i cylinderfoder 22, 23, mot vilka de avtätas med t.ex. s.k. glidhylstätningar 24, 25 som är fästa i cylinderfodren.

Avtätningen mellan kolvarna ll, l2 och cylinderfodren 22, 23 kan givetvis också ske med tätningselement på kolvarna ll, 12, t.ex. 0-ringar. Cylinderfodren 22, 23 avtätas med 0-ringar 26, 27 resp. 28, 29 mot huset 30. Cylinderfodren hâlles fast i huset 30 medelst lock 31, 32 som avtätas med 0-ringar 33, 34 mot huset 30. Locken 31, 32 är fastdragna vid huset 30 med skruvar 35,36.

En av skillnaderna ligger i att kulor har införts mellan kolvarna och excentern, varigenom friktionsförlusterna i- pumpdelen har reducerats så att pumpen fått en mycket hög verkningsgrad.

På konventionella pumpar vilar kolvarnas plana ändar mot en excenterring vars utsida är helt cylindrisk. Om pumpen bara har en kolv är rörelsen mellan kolven och excentern en ren rullningsrörelse. Har pumpen mer än en kolv, så uppstår glidning mellan kolvarnas ändplan som ger slitage och stora 447 090 16 friktionsförluster dels i kontaktytorna mellan kolvarna och excentern och dels mellan kolvarna och cylindrarna på grund av stora sido- eller gejdkrafter mellan kolvarna och cylindrarna.

Dessa olägenheter har övervunnits med den konstruktion som används i föreliggande uppfinning. Den mot excenterringen 15 vända änden av kolvarna ll, 12 och excenterringens 15 yttre yta har försetts med konkava, sfäriska fördjupningar med en något större radie än den hos de kulor 16, 17 som lagts i_ dessa fördjupningar mellan kolvarna och excentern. Glidrörel- sen mellan kolvarna och excenterringen 15 ersätts på detta sätt med en renodlad rullningsrörelse_och beräkningar bekräf- tade med praktiska prov har visat att man ernår en verknings- gradsförbättring av storleksordningen 40%.

Anledningen till att kolvarna ll, 12 i fig. 2 har olika diametrar är följande. Bromsarna på ett och samma fordon kan 1 ha mycket olika dimensioner. På en modern personbil är bromskraften eller bromsmomentet på framhjulen minst tre och ofta fyra gånger så stort som på bakhjulen. Anledningen till detta är att hjulbelastningen på framhjulen är högre än på bakhjulen. Förhållandet är av storleksordningen 60% fram och 40% bak. Dessutom förstärks denna skillnad under bromsning genom vad man kan kalla "virtuell tyngdpunktsförskjutning" eller "framåttippning“, så att viktfördelningen som för obromsat fordon, exempelvis 60% fram och 40% bak förändras till exempelvis 80% fram och 20% bak. Bromsarna konstrueras i' enlighet med dessa förhållanden för att man vid kraftig bromsning inte skall riskera, att bakhjulen låses tidigare än framhjulen vilket, som fackmannen väl känner till, ofelbart leder till att bakvagnen kastas åt sidan, så att föraren plötsligt förlorar kontrollen över fordonet.

Detta innebär naturligtvis, att den bromsoljemängd som vid bromsning tillförs en frambroms är mycket större än den som tillförs en bakbroms på en och samma personbil. 447 090 17 I den utföringsform i vilken uppfinningen redovisas i fig. l, 2 och 8 kan tvâ hjulbromskretsar regleras och avsikten är att den krets som innehåller den större kolven ll skall reglera ett framhjul och den krets som innehåller den mindre kolven 12, ett bakhjul. Det finns flera anledningar än den som redovisats ovan till att kolvarna i en och samma modulator ges olika diametrar. Ett exempel är att det i vissa fordon kan vara lämpligt att låta en modulatorkrets reglera två eller flera hjulbromsar och en annan reglera endast en hjulbroms.

Solenoidventilerna 37, 38 (se fig. 3 och 4) är helt lika så när som på att en av dem, 37, i sin övre ände är försedd med den inledningsvis diskuterade anordningen för strypning av bromsflödet vid återansättning av bromsen, i fortsättningen benämnd "reapplikationsventil", bestående av manöverstift 39, ventilbricka 40, returfjäder 41 och ett ventilsäte integrerat i en stödbricka 42. Anordníngen saknas på den nedre ventilen 38.

Första delen av den följande beskrivningen hänför sig till båda ventilerna 37, 38 och berör de avseenden i vilka de är identiska både med avseende på konstruktion och funktion. Mot slutet av denna beskrivning återkommes till den i föregående stycke nämnda reapplikationsventilanordningen i ventilen 37.

För identiska detaljer i de båda ventilerna 37, 38 används samma hänvisningssiffror.

Huset till ventilen 37 består av tre hopsvetsade detaljer 43, 44, 45, två, 43, 44, av magnetiskt material och ett mellanstycke 45 av omagnetiskt material. Detaljen 44 i ventilen 37 motsvaras i ventilen 38 av detaljen 46. Skillnaden mellan detaljerna 44 och 46 har ingen funktionell betydelse utan är enbart betingad av att detaljen 46 är försedd med ett gängat anslutningshâl för en röranslutning och detaljen 44 har en längre utvändig gänga för ventilens inskruvning i modula- 447 090 18 torns hus 30. Ventilhuset är omgivet av en solenoid 47 lindad på en spolstomme 48. Solenoiden är omgiven av ett hölje 49 med en täckbricka 50, båda av magnetískt material, och är fastdragen vid ventilhuset med en mutter 51. I ventilhuset finns en rörlig kärna 52 med en returfjäder 23. I kärnan 52 finns en ventilbricka S4 som hålls tryckt mot en ansats i kärnan 52 av en förspänd fjäder SS, vars andra ände stödes av ett fjäderstöd 56 som i sin tur fixeras i kärnan 52 av en med en midja försedd pinne 57, som går genom ett hål som löper tvärs igenom kärnan 52. I ventilhusets detalj 44 för ventilen 37 resp. 46 för ventilen 38 finns inpressad en insats 58, som innefattar ett säte för en ventilkägla 59.

Kärnorna 52 pressas (se fig. 3 och 4) uppåt under inverkan av fjädrarna 53 mot justerbrickor 60, som i sin tur stödes av en stödbricka 42 i ventilen 37 och en snarlik stödbricka 61 i ventilen 38. Med hjälp av olika tjocka justerbrickor 60 kan kärnornas slaglängd injusteras. De båda stödbrickorna 61, 42 skiljer sig åt därigenom, att stödbrickan 42 innefattar ett säte för reapplikationsventilen 40, som inte återfinns i stödbrickan 61.

Reapplikationsventilen 40 följer, inom vissa gränser, till vilka skall återkommas senare, kärnans 52 rörelse. Reapplika- tionsventilen 40 pressas av en fjäder 41 mot ett manöverstift 39, som löper genom ett genom stödbrickan 42 gående hål.

Manöverstiftet 39 pressas i sin tur mot kärnan 52 över justerbrickan 60.

Reapplikatíonsventilen 40 är, då solenoiden 47 ej är strömsatt, lyft från sitt säte i stödbrickan 42. Notera, att reapplikationsventilen 40 i sin mot sätet i stödbrickan 42 vända tätningsyta är försedd med ett spår 62 (se fig. 3, 4 och 7), vilket innebär ett kontrollerat läckage förbi densamma då reapplikationsventilen 40 ligger an mot sitt säte i stödbrickan 42. 447 090 19 På reapplikationsventilen 40 finns på översídan tre sammanhängande radiella spår 63, vars uppgift är att utgöra passage för bromsoljan då ventilen 37 står i sitt normala, öppna läge.

På ventilens övre ände är en huvmutter 68 fastskruvad, som dels är försedd med ett utrymme för reapplikationsventilen 40 med dess returfjäder 41 och dels är försedd med en gängad anslutning för en bromsoljeledning. Huvmuttern 68 avtätas mot ventilhusets detalj 43 och stödbrickan 42 med O-ringar.

Som framgår av fig. 12 är ventilen 37 ansluten till tryck- alstraren 3 och ventilen 38 till hjulbromscylindern 5. vid normal bromsning, då motorn 10 och solenoiderna 47 i ventilerna 37, 38 är oaktiverade intar samtliga detaljer i desamma de lägen som visas på fig. 3 och 4 och bromsoljan kan obehindrat strömma från tryckalstraren 3, genom ventilen 37 och vidare genom ventilen 38 till bromscylindern 5.

Bromsoljans väg genom ventilen 37 och in i pumpkammaren i anslutning till kolven 12 är följande. Bromsoljan passerar den från sitt säte i stödbrickan 42 av manöverstiftet 39 lyfta reapplikationsventílen 40. Bromsoljan går därefter genom öppningen mellan hålet i stödbrickan 42 och manöverstiftet 39 (se fig.6) och genom hålet i justerbrickan 60, varefter den strömmar vidare genom i kärnan 52 upptagna spår 64 och 65 och genom det centrala hålet i ventilkäglan 59 som_av tryckdifferentialen som orsakas av bromsoljans strömning genom densamma hålls tryckt mot sitt säte i insatsen 58. Bromsoljan går därefter igenom pumpkammaren i anslutning till kolven 12 och vidare mot ventilen 38.

Bromsoljans väg genom ventilen 38 mot bromscylindern 5 är identisk med den som beskrivits i föregående stycke med det 447 090 20 undantaget att denna ventil saknar reapplikationsventilar- rangemang, varför bromsoljan endast behöver pasera hålen i stödbrickan 61 och justerbrickan 60 för att nå spåren 64 och 65 i kärnan 52.

Då man åter lossar bromsen och bromsoljan således skall strömma från bromscylindern 5 mot tryckalstraren 3, så lyfts ventilkäglorna 59 från sina säten i insatserna S8, varvid bromsoljan får en stor genomströmningsarea till sitt förfogande.

Systemet kan, vilket fackmannen lätt inser, urluftas på konventionellt sätt genom urluftningsnippeln i hjulbromscylin- dern. Luften följer samma väg som bromsoljan vid normal bromsning, dvs. från tryckalstraren 3 genom ventilen 37 och genom utrymmet över kolven 12 och vidare genom ventilen 38 och därifrån till hjulbromscylindern 5 och ut i atmosfären genom dennas urluftningsnippel och bromsmodulatorn behöver således ej förses med avluftningsanordningar och man behöver inte följa andra rutiner än de som tillämpats i årtionden vid konventionella hydrauliska bromsar på motorfordon. Man följer sålunda traditionella urluftningsrutiner tills den "pedalsvampighet“ som kännetecknar ett illa urluftat bromssystem har eliminerats. Därmed är bromsmodulatorn också tillräckligt avluftad för att vid behov kunna träda i funktion. Detta enkla och säkra urluftningsförfarande är, som antytts i ingressen, en av uppfinningens fördelar.

Efter att ha satt sig in i hur urluftningen går till, inser man att modulatorn utan nackdel för urluftningen eller för funktionen i övrigt kan orienteras till vilket läge som helst, vilket är en stor fördel vid installation i moderna fordon med deras begränsade utrymmen.

Då tendens till hjullåsning detekteras av hjulsensorsystemet 7, 8 (fig. 12) strömsätts motorn 10 och de två solenoiderna 447 090 21 47, varvid kärnan 52 rör sig mot insatsen 58. Därvid stängs reapplikationsventilen 40 i ventilen 37 redan efter det att kärnan 52 rört sig en liten del av sin totala slaglängd. Strax därefter når ventilbrickan 54 sitt säte i ventilkäglan 59, varefter kärnan S2 fortsätter sin rörelse till stopp mot insatsen 58.

Därvid lämnar ventilbrickan 54 insatsen i kärnan 52 och fjädern 53 pressar ventilbrickan 54 mot ventilkäglan 59, som därmed också pressas mot sitt säte i insatsen 58. Förloppet i ventilen 38 är likadant med undantag för att denna ventil saknar reapplikationsanordningen 39 t.o4n. 42.

Härmed är ventilerna konditionerade för âterpumpning av bromsolja från hjulbromscylindern 5 tillbaka till tryckalstraren 3, varvid bromsoljetrycket i hjulbromscylindern 5 minskas och bromsmomentet reduceras.

Så snart som åtminstone en av ventilerna 37, 38 har stängts avbryts vidare tryckuppbyggnad i hjulbromscylindern 5 och då båda ventilerna 37, 38 har stängts och motorn lO går och kolven 12 oscillerar, så har man en komplett kolvpump i vilken ventilen 38 utgör inloppsventilen genom vilken bromsolja sugs från bromscylindern 5 då kolven 12 rör sig inåt mot motoraxeln och ventilen 37 utgör utloppsventilen genom vilken bromsolja trycks ut mot tryckalstraren 3, då kolven 12 rör sig i riktning från motoraxeln.

Under pumpningsförloppet rör sig ventilbrickorna 54 tillsammans med ventilkäglorna 59 som en enhet. Det bör anmärkas att under pumpförloppet rör sig naturligtvis också reapnlikationsventilen 40 i takt med ventilbrickan 54 och ventilkäglan 59. Detta innebär att den aktuella pumpventilarean är den stora ytan vid sätet i insatsen 58 och inte den ca. 20 gånger mindre arean vid spetsen av ventilkäglan 59. Denna siffra "20 gånger mindre" gäller för de 447 090 22 relativa dimensioner som på de bifogade ritningarna har givits åt hålet i ventilkäglan 59 och Ventilsätet i insatsen 58 och utgör ingen konstruktiv gräns utan utgör endast det förhållande som vid praktiska försök har visat sig lämpligt för sådana hydrauliska bromssystem som används idag. Det finns knappast någon övre gräns. Man kan t.ex. istället välja förhållandet 100.

De båda ventilerna 37, 38 kan givetvis byta plats, varvid det enda villkoret är att deras orientering i förhållande till tryckalstraren 3 och hjulbromscylindern 5 måste bibehållas.

Då fordonshjulet har återhämtat sig från låsningstendensen, så att signalen från sensorsystemet 7, 8 med order om bromsavlastning upphör, så kan bromsmodulatorn förmås att verkställa olika order från sensorsystemet beroende på dess konstruktion.

Vissa sensorsystem avger bara en signal, nämligen en med order om att avlasta bromsoljetrycket och därmed bromskraften. Då signalen upphör skall bromsoljetrycket åter höjas till dess att trycken på ömse sidor om bromsmodulatorn har utjämnats helt eller till dess att sensorn avger ny order om bromsolje- trycksänkning.

Då bromsmodulatorn är ansluten till ett sådant sensorsystem~ som beskrivits i föregående stycke arbetar bromsmodulatorn på följande sätt.

Reglerförloppet börjar med att sensorsystemet 7, 8 ger order om sänkning av bromskraften och ett nedpumpningsförlopp, så som det tidigare har beskrivits, påbörjas.

Då denna sensorsignal upphör så bryts strömmen till båda solenoiderna 47. Strömmen till motorn kan också brytas men detta är inte nödvändigt. Till denna fråga skall återkommas 447 090 23 Senare.

Returfjädrarna 53 börjar då att återföra de båda kärnorna 52 mot utgângs- eller normalläget.

Under kärnornas 52 rörelse mot utgångsläget rör sig ventil- brickorna 54 under inverkan av fjädrarna 55 mot sina anslag i kärnorna 52. varefter de lyfts från sina säten i ventilkäglor- na 59 och frilägger hålen genom desamma. Denna ventilarea är mycket liten och det erfordras måttliga krafter från' returfjädern 53 även vid höga bromsoljetrycksdifferentialer, för att skilja ventilbrickan 54 från sitt säte i ventilkäglan 59. i Ventilkäglan 59 kommer emellertid att ligga tryckt mot sitt säte i insatsen 58 på grund av den hydraultrycksdifferential som ligger över densamma.

Frågan har visserligen berörts i ingressen men det kan vara riktigt att också här påpeka, att ventilarean mellan ventil- käglan 59 och dess säte i insatsen 58 är så stor, att även en måttlig tryckdifferential skulle innebära att det skulle erfordras mycket stor kraft för att lyfta ventilkäglorna från sina säten. Det skulle erfordras en mycket kraftig fjäder 53, som i sin tur skulle erfordra orimligt stora och därmed långsamma solenoider 47.

Kärnan 52 i ventilen 38 är oförhindrad att fortsätta sin rörelse ända till utgångsläget, dvs. till dess att den av fjädern 53 över justerbrickan 60 pressas mot stödbrickan 6l.

Förloppet i ventilen 37 är enahanda med det undantaget, att kärnan 52 spärras i sin rörelse mot utgångsläget därigenom, att returfjädern 53 inte förmår att öppna reapplikationsven~ tilen 40 på grund av att det ligger en hög tryckdifferential över densamma. Kärnans rörelse är emellertid tillräcklig för 447 090 24 att det lilla hålet i ventilkäglan 59 skall friläggas av ventilbrickan 54.

Härav följer, att ventilkäglan 59 under ett av modulatorn och sensorsystemet kontrollerat bromsförlopp som regel aldrig lyfts från sitt säte i insatsen 58. Endast i undantagsfall blir hydrauloljetryckdifferensen över modulatorn under ett kontrollerat bromsförlopp så låg att detta sker.

Nu kan bromsolja strömma från tryckalstraren 3 och igenom båda ventilerna 37, 38 mot hjulbromscylindern 5. Genom att reappli- kationsventilen 40 hâlles stängd blir bromsoljeströmmen emellertid kraftigt strypt genom att bromsoljans enda väg förbi reapplikationsventilen 40 är genom det tidigare nämnda spåret 62 i dess sätesyta (se fig. 3, 4 och 7). Om inte denna strypning fanns, skulle reglertekniska svårigheter bli följden och tryckstegringen i hjulbromscylindern 5 skulle bli så häftig, att systemet skulle fungera på ett mycket obehagligt och ryckigt sätt och dessutom skulle denna häftiga tryckan- sättning medföra helt ogodtagbara belastningar på fordonets hjulupphängningsdetaljer.

Om tryckutjämningen får fortsätta till dess att det har utjämnats till några få bar så öppnar även reapplikationsven- tilen 40, varvid kärnan 52 i ventilen 37 under inverkan av returfjädern 53 tillåts att helt återgå till utgångsläget, varefter även ventilen 37 är helt öppen.

Skulle en order från sensorsystemet 7, 8 att åter sänka bromsoljetrycket komma under ett tryckåteruppbyggnads- eller reapplikationsförlopp så strömsätts solenoiderna 47 återigen och ventilsystemen, fjädrarna 55, ventilbrickorna 54, ventilkäglorna 59 och insatserna 58 konditioneras åter till backventilfunktion och en nedpumpningsfas enligt föregående redogörelse kan påbörjas. 447 090 25 Det finns emellertid mera komplicerade sensorsystem som förutom de tidigare beskrivna nedpumpnings- och reapplika- tionsfaserna också innehåller faser under vilka ett visst bromstryck hålles konstant. Bromsmodulatorn enligt förelig- gande uppfinnng kan också verkställa sådana kommandon.

Om man under en nedpumpningsfas bryter strömmen till solenoiden 47 till en av ventilerna 37, 38, exempelvis 38, så friläggs hålet i ventilkäglan 59. Därvid upphör pumpen att fungera därför att ett stort läckage i dess inloppsventil har åstadkommits. Den andra ventilen 37, förblir emellertid stängd varför bromstrycket fryses.

Kommer kommando att hålla trycket konstant under en reapplika- tionsfas åstadkoms en tryckhållningsfas på enahanda sätt. Man strömsätter en av ventilerna 37, 38.

Efter denna beskrivning av de olika funktionerna hos en modulatorkrets för en hjulbromscylinder, så ipser man att en motor 10 kan driva kolvarna i flera modulatorkretsar. Väljer man för enkelhets skull som exempel den modulator för två hjulbromscylindrar, som illustreras av fig. 1, 2 och 8, så ser man att man kan låta motorn gå utan att detta påverkar trycket i de båda hjulbromscylindrarna om ingen av solenoider- na 47 i ventilerna 37, 38 strömsätts på någon av modulatorns kretsar. Man har helt enkelt inga pumpar därför att samtliga ventiler 37, 38 står öppna och resultatet av att motorn l0 går och de båda kolvarna ll, 12 oscillerar blir endast en lätt och helt overksam fluktuation av bromsoljetrycket. Med denna utgångspunkt, att motorn 10 roterar, kan man ge godtyckliga kombinationer av de i inledningen uppräknade fyra kommandona till modulatorns båda kretsar. Strömsätts solenoiden 47 i en av de båda i en krets ingående ventilerna 37, 38 så spärras tryckuppbyggnaden i hjulbromscylindern. Strömsätts solenoider- na 47 i båda ventilerna 37, 38 så påbörjas en bromsolje- trycksänkning i hjulbromscylindern. Bryts därefter strömmen 447 090 26 till solenoiden 47 i en av ventilerna 37, 38 så avbryts bromsoljetrycksänkningen och trycket hålls konstant i hjulbromscylíndern 5. Bryts därefter strömmen till solenoiden 47 till båda ventilerna 37, 38 så påbörjas en av reapplikationsventilen 40 kontrollerad tryckhöjning i hjulbromscylindern 5.

Det kan vara på sin plats att nämna, att sensorsystem som sänder signaler med kommando att hålla bromsoljetrycket konstant ofta är så konstruerade, att både trycksänknings- och' tryckreapplikationsfaserna innehåller flera avbrott under vilka bromsoljetrycket skall hållas konstant. Modulatorn enligt den föreliggande uppfinningen kan också verkställa sådana sensorkommandon.

I anslutning till fig. 14 skall en variant av arrangemanget kärnan 52, ventilkäglan 59 och insatsen 58 beskrivas. Två av de detaljer som återfinns på fig. 14 är något annorlunda utformade än motsvarigheterna i övriga figurer, nämligen kärnan 52 och insatsen 58. De har därför på fig. 14 betecknats med 152 resp. 158. ' Konstruktionen enligt fig. 14 har till huvudsyfte, att då modulatorn inte är i funktion, vid normal bromsning eller urluftning, hålla ventilkäglan 59 lyft från sätet i insatsen 158. Detta åstadkoms av ett antal, lämpligen tre, i kärnan 152 förankrade hakformiga element 66 för vilka utrymme beretts i_ insatsen 158 genom i denna anordnade urtag 67. Bromsolja kan således vid normal bromsning passera i båda riktningarna inte bara genom det centrala hålet i ventilkäglan 59 utan också förbi ventilkäglan 59 och sätet i insatsen 158. Detsamma gäller för bromsolja blandad med luft vid urluftning.

Detta kan vara till fördel i vissa installationer, t.ex. i samband med hjulbromscylindrar, som vid bromsning kräver mycket stora bromsoljemängder eller vid tryckalstrare 3 som 447 090 27 har mycket stora inre luftvolymer som skall pressas igenom 'hela bromskretsen vid påfyllning av bromsolja i ett från början helt tomt system.

I normalfallet är emellertid arrangemanget enligt fig. 14 ej erforderligt.

I fig. 14 visas de ingående detaljerna i de relativa lägen de intar då solenoiden 47 är strömlös. Ventilkäglan 59 hålles därvid lyft från sätet i insatsen l58 av de hakformiga elementen 66 men inte högre än att det finns ett betryggande avstånd mellan ventilkäglan 59 och ventilbrickan 54.

Arrangemanget enligt fig. l4 påverkar för övrigt inte funktio- nen hos ventilerna 37, 38. Då kärnan 152 är helt dragen mot insatsen 158 ligger de delar av elementen 66, som i fig. 14 har lyft ventilkäglan 59 från sätet i insatsen 158, helt under detta säte och har således inget inflytande alls. I reapplikationsläge föreligger, om tillräckligt hög tryckdifferential ligger över ventilkäglan 59, den skillnaden, att kärnan 152 av elementen 66 hindras att återgå till "normalläge" därför att ventilkäglan 59 av bromstrycksdiffe- rentialen hålls tryckt mot sätet i insatsen 158.

I det grundutförande, i vilket konstruktionen hittills har beskrivits, hindras kärnan 52 att återgå till "normalläge" av reapplikationsventilen 40 och manöverstiftet 39. I konstruktionen enligt fig. 14 så hindras kärnan 152 under en reapplikationsfas att återgå till "normal1äget“-av ventilkäglan 59 och de hakformiga elementen 66. Det inses, att inte heller reapplikationsfunktionen har förändrats om man istället för grundutförandet väljer det arrangemang som visas på fig. 14.

Ett annat syfte med konstruktionen enligt fíg. 14 är att förkorta tillslagstiden för kärnan 152 efter reapplikations- 447 090 28 faserna under ett av modulatorn reglerat bromsförlopp, vilket åstadkommas därigenom att kärnan av de hakformiga elementen 66 hindras att helt återgå till sitt normalläge. Detta innebär att luftgapet mellan kärnan 152 och insatsen 158 under en reapplikationsfas är mindre än om kärnan 152 tilläts att återgå helt då strömmen till solenoiden 47 bryts. Då strömmen _till solenoiden 47 sedan sluts angrips kärnan 152 av en avsevärt större magnetisk kraft än om kärnan 152 hade befunnit sig i sitt “normalläge“. I praktiska utföranden av modulatorn enligt föreliggande uppfinning är denna luftgapsskillnad- omkring 30%, vilket med kännedomen om att dragkraften i en solenoiddragmagnet.är i stort sett omvänt proportionell mot kvadraten på luftgapet utgör en betydande skillnad. Med den här angivna minskningen av luftgapet med 30% erhåller man i det närmaste en fördubbling av dragkraften, vilket taget tillsammans med det förhållandet, att den väg som kärnan 152 behöver tillryggalägga för att nå det helt dragna läget också har förkortats med 30% i stort sett halverar tillslagstiden jämfört med tillslagstiden då kärnans 152 utgångspunkt är “nQrmalläget". .ß 7 Eftersom man med arrangemanget enligt fig. 14 i princip kan låta det centrala hålet i ventilkäglan 59 vara godtyckligt litet, så inser man att man skulle kunna låta dessa hål utgöra den erforderliga strypningen under reapplikationsfasen.Man skulle således kunna avstå från de detaljer som, såsom funktionen av denna fas hittills har beskrivits, har åstadkommit denna funktion, nämligen ventilsätet i stödbrickan 42, manöverstiftet 39 och reapplikationsventilen 40.

Praktiska hänsyn, i första hand risken för igensättning, talar emellertid emot alltför små hål i ventilkäglan 59. För små och medelstora personbilar måste de i det föregående stycket uppräknade detaljerna utnyttjas för att tillgodose reapplika- tionsfunktionen. För tunga personbilar och framför allt för tyngre lastfordon och bussar försedda med hydrauliska bromsar 447 090 29 kan denna förenkling av ventilen 37 med fördel utnyttjas.

Snabb åtlydnad av sensorsystemets 7, 8 kommandon är av yttersta vikt för hela systemets effektivitet. Det är viktigt att motorn 10 startar snabbt. Om man finner, att motorn för en modulator i ett visst fordon inte startar tillräckligt snabbt kan man,t~ex.över bromssystemets bromsljuskontakt, starta motorn så snart man bromsar, så att den är beredd om sensorsystemet avger order om bromsoljetrycksänkning.

Bromsljuskontakten sluter som bekant strömmen vid mycket låga' bromsoljetryck. Om man anser, att motorn på detta sätt startar onödigt ofta kan man införa en annan tryckkänslig strömbrytare, som startar motorn (motorerna, eftersom ett system för en komplett bil kan innehålla flera modulatorer) vid ett högre bromsoljetryck, t.ex. 15 bar som är ett bromsoljetryck, vid vilket inga hjullåsningsrisker föreligger för de flesta fordon oavsett hur dåligt väglaget är.

För att spara ström och inte onödigtvis slita på modulatorer- na kan sådan beredskapsstart ske över ett lämpligt motstånd.

Ett sätt att hålla motorerna gående under ett av modulatorn kontrollerat bromsförlopp, trots att sensorsystemet under ett sådant med vissa intervall bryter strömmen till motorn, är att låta en elektronisk hållkrets (RC-krets) hålla kvar strömmen till motorerna trots att sensorsystemet avbrutit strömtillför- seln. Denna hålltid behöver inte vara längre än de tidsperioder under ett kontrollerat bromsförlopp under vilkae motorströmmen är avbruten, vilket i normalfallet rör sig om några tiondels sekunder.

Det är också ytterst väsentligt att ventilerna 37, 38 reagerar mycket snabbt på sensorsignalerna både vad beträffar dragning då ström släpps på solenoiderna 47 och vid lossning då strömmen bryts till desamma. Snabb dragning erbjuder i allmän- het inga svårigheter att åstadkomma - det är en fråga om att 447 090 30 ha tillräckligt kraftiga solenoider 47 med många amperevarv.

Svårigheten att få kärnorna 52 att släppa då strömmen bryts är mera utpräglade och dessvärre blir dessa svårigheter alltmer accentuerade ju kraftigare magnetflöde solenoiderna 47 har åstadkommit.

Här skall tre varianter av anordningar som erbjuder lösningar på detta problem redovisas i anslutning till fig. 13, som visar strömstyrka (I) som funktion av tiden (T). De tre anord- ñingarna har det gemensamt att man utnyttjar en mycket kraftig- solenoid 47, i vilken, om den valda nätspänningen får ligga på tillräckligt länge, en mycket hög strömstyrka skulle byggas upp. Ett sådant förlopp visas av den grova heldragna linjen (a) i fig. 13.

Ett sätt är att koppla ett motstånd i serie med solenoiderna 47. Över anslutningarna till detta motstånd kopplas en transistor in, som vid erhållen styrsignal kortsluter detta.

Denna styrsignal erhålles från en induktionsslinga lindad på samma spolstomme 48 som solenoiderna 47. Då ström släpps fram till solenoiderna 47 går denna under de första ögonblicken genom motståndet. I fig. 13 motsvaras detta av den prickstreckade linjen (O) till (b'L Därvid induceras en styrström till transistorn som då kortsluter motståndet, varefter full spänning läggs på solenoiden 47, varvid strömstyrkan byggs upp mycket hastigt, vilket visas i fig. 13 av den prickstreckade linjen (b') till (b"). Då strömmen genom solenoiden närmar sig värdet vid fortfarighetstillstånd minskas strömstyrkans tidsderivata, så att den inducerade styrströmmen försvagas så att den inte längre förmår att hålla transistorn sluten, varvid motståndet åter kopplas in. Därvid minskar strömmen i den induktionsslinga som styr transistorn, varvid denna åter bryter så att motståndet åter kopplas in i strömkretsen. Strömmen genom solenoiden 47 sjunker då kraftigt enligt den prickstreckade linjen (b") till (b'”), varefter den förlöper konstant. Det av solenoiden genererade 447 090 31 magnetfältets styrka klingar snabbt av till en nivå, som nätt och jämnt förmår att hålla kärnan S2 i draget läge. Det inses nu lätt, att kärnan 52 under inverkan av fjädern 53 mycket snabbt återgår till sitt utgångsläge då strömmen till solenoiden bryts. Den stora fördelen med denna anordning jämfört med de två anordningar som kommer att beskrivas härefter är, att den genomför en s.k. följdstyrning på så sätt att strömstyrkebegränsningen inte äger rum förrän kärnan 52 (i fig. 14 152) verkligen har dragits hela sin slaglängd.

Liknande resultat kan erhållas genom elektriska "solid-state"- kopplingar styrda av kommersiellt tillgängliga elektroniska "chips".

Det finns "chips". som då strömmen slår på under en kort, förutbestämd tidsrymd, låter strömmen passera obehindrat.

Uppbyggnaden av strömmen följer den heldragna linjen från (0) till (afl. Då denna tidsrymd, i detta sammanhang några milli- sekunder, förflutit, så börjar en i "chippet" inbyggd sdm "chopper" att hacka sönder strömmen till en pulserande likström, vars medelspänning bestäms av förhållandet mellan de perioder då strömmen är bruten resp. sluten. Strömmen faller då snabbt utefter den fina heldragna linjen från (aï till (cfi, varefter strömstyrkan förblir konstant. Den förprogrammerade tidsrymden anpassas, så att kärnan (52) alternativt (l52) har dragits innan strömmen begränsas.

Vidare kan för vissa applikationer av modulatorer ett "chip" som utgör en strömbegränsare vara tillfyllest. Då strömmen till solenoiden sluts får den passera obehindrat till dess att den vid (dfi närmar sig en förutbestämd strömstyrka, varefter strömmen hålles konstant vid denna styrka. Det fortsatta förloppet visas av den streckade linjen (d). Den förutbestämda strömstyrkan anpassas, så att kärnan (52) alternativt (152) har dragits innan strömmen begränsas. 447 090 32 Av ovanstående framgår att denna uppfinning kommer att få mycket stor användbarhet. De nackdelar som funnits hos tidigare kända system är helt eliminerade.

Fackmännen inom detta område som uppfinningen gäller inser att den kan varieras och ändras inom ramen för bifogade patent- krav utan att uppfinningens grundtanke frångås, sådan denna kommer till uttryck i de bifogade patentkraven. .--.__-fi-_. . _ _ _. ' _ --->._.___\-.......-_-- PooR QÜAIJIT? .u n ..._._..._.....~...

Claims (18)

447 090 33 PATENTKRAV

1. Bromskraftsmodulator (1) för hydrauliska fordonsbromsar och avsedd att vara inkopplad i bromsvätskeledningen (2) mellan en bromsvätsketryckalstrare(3) och resp.hjulbroms- cylinder (5) och att styras av ett sensorsystem (7, 8), vilken modulator (1) innefattar ett kolvpumpaggregat (12) med fjäderbelastade in- och utloppsventiler (37, 38), som normalt hålles öppna av returfjädrar (53), elektromagnetiska medel (47, 48, 49, 52), som vid aktivering sluter in- och utlopps- ventilerna (37, 38), varigenom anordningen konditioneras till en kolvpump, k ä n n e t e c k n a d av att in- och utlopps- ventilerna (37, 38) utgöres av två av varandra oberoende enheter, som är manövrerbara var för sig med hjälp av var sitt elektromagnetiskt medel (47, 48, 49, 52L

2. Bromskraftsmodulator enligt krav l, k ä n n e t e c k - n a d av att ventilerna (37, 38) utgöres av tvåstegsventiler innefattande en primärventil (54) med liten genomströmnings- area, vars säte är anordnat i en sekundärventil (59) med avse- värt större genomströmningsarea.

3. Bromskraftsmodulator enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c kln a d av att de elektromagnetiska medlen (47, 48, 49, 52) och primärventilen (54) är placerade på samma sida av sekundärventilens (54) säte i huset (43, 44, 45) som sekundär- ventilen.

4. Bromskraftsmodulator enligt krav 1, 2 eller 3, k ä n - n e t e c k n a d av att ventilerna (37, 38) är så orienterade i förhållande till varandra och till pumpaggregatets (12) pumpkammare, att denna kammare utgör en del av bromsvätske- banan genom modulatorn.

5. Bromskraftsmodulator enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att de elektromagnetiska medlen utgöres av solenoider (47, 48, 49, 52).

6. Bromskraftsmodulator enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att sensorsystemet (7, 8) styr strömtillförseln till de båda ventilernas solenoider (47, 48, 447 090 34 49, 52) för samtidig operation av ventilerna.

7. Bromskraftsmodulator enligt något av kraven 1-5, k ä n - n e t e c k n a d av att sensorsystemet (7, 8) styr Strömtill- förseln till de båda ventilernas (37, 38) solenoider (47, 48, 49, 52) för operation av varje ventil (37, 38) för sig.

8. Bromskraftsmodulator enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att returfjädern (53), som är placerad över en kärna (52, 152) hos solenoiden (47, 48, 49, 52), endast förmår skilja primärventilerna (S4) från sina säten i sekundärventilen (59).

9. Bromskraftsmodulator enligt krav 8, k ä n n e t e c k - n a d av att kärnan (152) är försedd med hakformade element (66), som begränsar sekundärventilens (59) rörelseavstånd från kärnan (152) och som möjliggör skiljande av sekundärventilen (59 från sitt säte i insatsen (158).

10. Bromskraftsmodulator enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone en av ventilerna (37, 38) har en av solenoiden (47, 48, 49, 52) styrd stryp- ventil (40), 'som vid oaktiverad solenoid är lyft från sitt säte i en stödbricka (42) och då har en viss genomströmnings- area men som vid aktiverad solenoid har en betydligt mindre genomströmningsarea, varvid strypventilen (40) ligger an mot sitt säte i stödbrickan (42).

11. Bromskraftsmodulator enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att solenoidernas (47, 48, 49, 52) i ventilerna (37, 38) lindning (47) är dimensionerad för hög strömstyrka i fortfarighetstillstånd då den valda nätspänningen pålägges, samt att anordningar inkopplats i serie med solenoidlindningarna (47), som hindrar strömstyrkan att uppnå fortfarighetstillståndsvärdet.

12. Bromskraftsmodulator enligt krav ll, k ä n n e t e c k - n a d av att anordningen för begränsning av strömstyr-kan i solenoidlindningarna (47) innefattar ett med lindningarna (47) seriekopplat ohmskt motstånd, som är kortslutbart genom en över motståndet kopplad transistor, som erhåller sin styrström från en särskild induktionsslinga, som är lindad i anslutning PooR QUAL1TY_ ._ __ ._ . .-.n 447 090 35 till solenoidlíndningarna (47L

13. Bromskraftsmodulator enligt krav ll, k ä n n e t e<:k - n a d av att anordningen för begränsning av strömstyrkan i solenoidlindningarna (47) innefattar ett i serie med lind- ningarna (47) kopplat halvledarelement, som efter en viss, förprogrammerad tidsrymd låter en i halvledarelementet inbyggd s.k."chopper" dela upp strömmen i en högfrekvent pulserande likström, vars medelspänning anpassas till att begränsa strömmen genom solenoidlindningarna (47) till ett lämpligt värde.

14. 414. Bromskraftsmodulator enligt krav ll, k ä n n e t e c k - n a d av att anordningen för begränsning av strömstyrkan i solenoidlindningarna (47) innefattar ett i serie med líndningarna (47) kopplat halvledarelement, som efter det att en viss förprogrammerad strömstyrka uppnåtts spärrar strömstyrkan vid denna nivå.

15. Bromskraftsmodulator enligt något av föregående krav, k ä nr1e t e c k n a d av att kolvpumpsaggregatets (12) motor (10) erhåller ström över en av det pâlagda bromsvätsketrycket styrd strömbrytare.

16. Bromskraftsmodulator enligt krav 15, k ä n n e t e c k - n a d av att pumpaggregatets (12) motor (10) genom en halvledarhållkrets (RC-krets) försörjs med ström en kort tid efter det att sensorsystemet (7, 8) avgivit kommando att en nedpumpningsfas i ett reglerat bromsförlopp skall avslutas.

17. Bromskraftsmodulator enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att den omfattar flera kretsar innefattande pumpaggregat (12) och ventiler (37, 38), i vilka pumpaggregaten (12) drivs av en och samma motor (10), varvid kolvarna får sin oscillerande rörelse från en och samma excenteranordning (13, 14, 15).

18. Bromskraftsmodulator enligt krav 17, k ä n n e t e c kl- n a d av att pumpaggregaten (12) har olika slagvolym.