SE455079B - Bromsslirningsreglerat bromssystem for motorfordon - Google Patents

Description

455 079 bromstryckmodulatorer.

Det är också känt att begränsa regleringen till enbart be- stämda hjul eller till bara en enda axel för att förenkla ett slirningsreglerat bromssystem och för att minska tillverknings- kostnaderna. I sådana arrangemang påverkas de andra hjulen av samma bromstryck eller av ett bromstryck som härleds från de reglerade hjulen eller av ett oreglerat bromstryck (europeisk patentansökan nr 51 801). Under vissa omständigheter blir det således möjligt att hindra bestämda hjul från att låsa sig.

Beroende på det valda systemet eller på de begränsningar som har valts i jämförelse med bromssystem vilkas reglering verkar pà alla hjulen accepterar man en förlust i styrbarheten eller en ökning av bromssträckan i vissa situationer som är förhållan- devis sällsynta.

För att undvika en av regleranordningen fororsakad ökning i bromssträckan i körsituationer som det visar sig vara särskilt svårt att bemästra, såsom sådana situationer som uppträder då man kör i djup snö, på sand, på löst grus eller på vägar med en förhållandevis tunn isbeläggning, är det vidare också känt att hindra reglering vid ett hjul med förutbestämda tidsintervall så att nämnda hjul bringas att låsa sig (DE-os nr 22 58 317).

Låsningsförhindrande reglersystem har beskrivits, i vilka man använder sig av pulseringsanordningar för att förbättra kör- stabiliteten och styrbarheten hos fordonet genom intermittent bromsning (DE-PS nr 20 48 802, DE-AS nr 23 3Ä 493). I nämnda system används reglerbara enstegs- eller tvàstegspumpar som pulseringsanordningar. Så snart en bestämd skillnad mellan hjulets rotationsretardation och fordonets retardation har över- skridits tillslàs nämnda pumpar, varvid de periodiskt modulerar bromstrycket vid de respektive hjulen. I ett känt fall (DE-AS nr 23 BÄ 49}) beror amplituden hos tryckmínskningen eller hos pulsatíonerna av det via bromspedalen anpassade och tillförda bromstrycket som kan uppnås medelst en reglerhylsa som fastställer avlastningsvolymen, vilken reglerhylsa inställs i beroende av kraften på bromspedalen. I detta arrangemang an- vänds en avkännare såsom detekteringselement för pulserings- anordningens tillslagning. Nämnda avkännare arbetar enligt prin- cipen med ett variabelt tröskelvärdesgensvar. Medelst nämnda avkännare jämförs hjulets eller hjulens rotationsretardation 455 079 5 med fordonets retardation. Reglersystem av detta slag är mycket dyrbara. Om inte ytterligare, komplicerade åtgärder vidtas är reglersystem av ifrågavarande slag ofördelaktiga därför att amplituden hos bromstrycket som pulserar under reglering kommer att bli beroende väsentligen enbart av bromstrycket som anpas- sas och tillförs via bromspedalen.

Således är det ett ändamål med föreliggande uppfinning att undanröja de ovan klargjorda olägenheterna hos kända system och att åstadkomma ett bromsslirningsreglerat bromssystem som ut- märks av att det är förhållandevis enkelt utformat och drar måttliga tillverkningskostnader men ändå säkerställer att i alla situationer som uppträder i praktiken upprätthålls fordo- nets körstabilitet och styrbarhet under bromsning, samtidigt som en bromssträcka som är så kort som möjligt uppnås. Det en- ligt uppfinningen angivna systemet har också en betydande fördel i det att energiförbrukningen under reglering blir ringa, vilket inverkar gynnsamt på tillverkningskostnaderna.

Det har nu visat sig att det uppställda målet kan nås på ett överraskande enkelt, tekniskt synnerligen avancerat sätt genom vidareutveckling av ett bromssystem av det ovan angivna slaget, vilken vidareutveckling består i att avkännare anordnas såsom omvandlare, vilka avkännare alstrar elektriska signaler i be- roende av bromstrycket, axelbelastningarna och fordonets trans- lationsretardation, varjämte en elektronisk strömkrets anordnas, vilken preparerar, logiskt kombinerar och behandlar avkännings- signalerna, varvid bromstryckmodulatorn är reglerbar av utgångs- signalerna från nämnda strömkrets.

Flera fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen är defi- nierade i underkraven. Särskilt gäller att i många fall kan det vara fördelaktigt att utforma bromstryckmodulatorn såsom en bromstryckreglerventil som är styrd medelst en kam. Å ena sidan bestämmer rörelsen hos nämnda kam pulsationsfrekvensen och å andra sidan bringar kammen pulsationsamplituderna att variera i beroende av bromsningsförhållandena eller rättare sagt i beroen- de av de uppmätta värdena som känns av och kombineras logiskt.

Med ett sådant arrangemang kan pulsationsfrekvensen med fördel bero på en konstant rotationshastighet hos kammen medan kam- slaget som bestämmer amplituderna hos tryckvariationen blir be- 455 079 4 roende av kammens axiella förskjutning.

Enligt ytterligare en fördelaktig utföringsform av uppfin- ningen anordnas två bromstryckreglerventiler som reglerar broms- trycket i var sin av fordonets diagonaler och som över en gemen- sam kamnock inregleras så att de ligger parallellt eller ur fas, företrädesvis 1800 ur fas.

Enligt en annan fördelaktig utföringsform består en broms- tryckreglerventil som är lämplig för användning i bromssystemet enligt uppfinningen väsentligen av en cylinder genom vilken tryckmedium strömmar och i vilken en kolv är förskjutbar medelst kammen och begränsar en plungekammare. varvid passagen friges medelst en öppen sätesventil då kolven står i det av sina änd- lägen som svarar mot den minsta plungevolymen. Så snart kolven rör sig ur detta ändläge stängs sätesventilen samtidigt som bromstrycket minskas genom att plungekammaren som kommunicerar med hjulbromscylindern utvidgar sig.

Det enligt uppfinningen angivna bromssystemet består av mycket få, förhållandevis enkla delar, varigenom tillverkning till låg kostnad möjliggörs, varjämte bromssystemet efteråt kan tillfogas mellan den konventionella huvudbromscylindern och hjulbromscylindrarna. Avkännarna, nämligen tryckavkännarna och belastningsavkännarna samt en translationsretardationsomvandla- re, kan likaledes tillfogas efteråt utan någon nämnvärd tillkom- mande kostnad, eftersom i motsats till exempel till avkännare för hjulhastigheten man inte behöver passa in dem i hjulnavet utan kan klara sig utan att behöva utföra svåra inregleringar.

Trots begränsningen till några få konstruktivt förhållande- vis enkla delar är det möjligt att uppnå snabb och noggrann reglering av bromstrycket och reglering av bromsslirningen, var- vid alla uppställda krav uppfylls tack vare den valda kombina- tionen av delar eller rättare sagt tack vare de nämnda omvandlar na i kombination med det elektroniska signalbehandlingssystemet och den roterande, axiellt förskjutbara kammen som verkar på de beskrivna bromstryckreglerventilerna.

En ytterligare synnerligen väsentlig fördel med bromssyste- met enligt uppfinningen ligger i att 1 en föredragen utförings- form överförs energin som friges under de periodiska bromstryck- variationerna i tryckreduceringsfasen till kammen och till driv- 455 079 5 motorns svängmassa via bromstryckreglerventilens kolv, varvid denna energi lagras i form av rörelseenergi och àterförs átmins- tone delvis i den efterföljande tryckökningsfasen. Således be- höver man inte anordna individuella, dyrbara energimagasin eller hjälpsystem för energitillförsel, vilket får en gynnsam inverkan på hela systemets tillverkningskostnader.

Begränsningen som uppfinningen medför då det gäller kostnads- mässigt gynnsamma bromstryckavkännare, axelbelastningsavkännare och translationsavkännare, varvid ytterligare avkännare endast monteras i särskilda fall, är baserad pà insikten att direkt övervakning av hjulens rotationsförhållanden inte behövs för att bromsslirningsreglering skall kunna utföras, eftersom det alltid finns ett nära samband mellan bromstrycket och translations- retardationen hos fordonet. Detta samband störs endast av ett omedelbart förestående upphävande av fordonets stabilitet till följd av en överbromsning. De elektroniska delarna kommer så- ledes att kunna detektera en tendens till hjullàsning ur de korresponderande elektriska avkännarsignalerna i tid och att mot- verka denna tendens genom periodisk tryckvariation medelst ampli- tuderna och cykeltiderna som beräknas ur de uppmätta värdena och ur fordonets beteende.

Ytterligare kännetecken, fördelar och tillämpningar av upp- finningen kommer att framgå av den nu följande beskrivningen över utföringsexempel, varvid hänvisas till bifogade ritningar, pà vilka i förenklad form fig. l åskådliggör blockschemat för ett bromssystem av typen enligt uppfinningen, fig. 2 visar kam- men enligt fig. l, varvid flera sektionsplan är markerade i fig. 2, och fig. 3 visar tvärsektioner av kammen enligt fig. 2 i de tre sektionsplanen AA, BB och CC enligt fig. 2.

I utföringsformen enligt fig. l innefattar systemet enligt uppfinningen en konventionell tandemhuvudcylinder 1 som är visad schematiskt och som kan pâverkas av pedalkraften F via pedalen 2 som får hjälpkraft av vakuumförstärkaren 3. De bada bromskretsar- na 4, 5 hos tandemhuvudcylindern l leder till var sin diagonal 6, 7 hos ett fordon vars framhjul VR och bakhjul HR är visade schematiskt. f I förbindelsen mellan huvudcylindern l och fordonets diagona- ler 6, 7 är bromstryckmodulatorer 8, 9 införda med en tillhöran- de kamstyrning. I fig. l är alla delarna som krävs för broms- 455 079 6 slirningsregleringen inramade inom en streckad linje. Avsikten härmed är att visa att alla delarna som krävs för reglering kan införas i ett oreglerat bromssystem vid en senare tidpunkt.

Bromstryckreglerventilerna i den àskàdliggjorda utförings- formen består väsentligen av cylindrar 10, ll, genom vilka tryck- medium, t.ex. bromsvätska, strömmar och inuti var och en av vilka en kolv 12 resp. 13 är axiellt förskjutbar mot kraften hos en returfjäder 14, l5 som anligger mot en stationär vägg 16, 17.

Kolven 12, 13, väggen 16, 17 och cylinderns lO, ll omkretsyta begränsar en plungekammare 18, 19. I det visade ändläget har nämnda plungekammare 18, l9 sin minsta volym. I detta ändläge förekommer en ohindrad strömning från inloppet 20, 21 som är förbundet med huvudcylindern 1 till utloppet 22, 23 som leder till hjulbromscylindrarna och till fordonets diagonaler 6, 7, eftersom då kolven 12, l3 står i detta ändläge kommer ventil- organet, i detta fall en kula, vilket är tilldelat en sätes- ventil 24, 25, som är belägen på huvudcylinderns sida, att lyf- tas bort frán sitt ventilsäte 28, 29 medelst en till kolven 12, 13 ansluten lyftare 26, 27.

Kolven 12, l3 i vardera bromstryckreglerventilen 8, 9 in- regleras mekaniskt medelst en kam 32 via lyftaren som vilar mot denna kam 32 och som är ansluten till kolven 12, 13.

En elektrisk motor 33 bringar kammen 32 att rotera, varvid drivmomentet överförs via ett motordrev 34 till ett med kam- axeln 35 förbundet drivhjul 36.

Kammen 32 är vidare axiellt förskjutbar mot kraften mot en returfjäder 37. I fig. 1 är det axiella ändläget hos kammen 32 visat, i vilket, oberoende av kammens 32 vridning, de båda kol- varna 12, 13 som tillhör bromstryckreglerventilerna 8, 9 hålls i ändläget,i vilket de båda ventilerna är permanent öpp- na, dvs tryckmediet får passera genom ventilerna.

Kammens 32 axiella förskjutning regleras medelst en steg- ningsmotor eller medelst en solenoid 38 som förskjuter en lyfta- re 40 parallellt med axeln och därvid bestämmer kammens 32 axiella läge.

I den visade utföringsformen är de båda bromstryckregler- ventilerna 8, 9 som verkar pà de båda bromskretsdiagonalerna 6, 7 styrda 1800 fasförskjutna från varandra. En kontur hos kammen som är lämplig för detta ändamål är visad i fig. 2 och 3.

UH 455 079 7 Då kammen 32 närmar sig anslaget 39 medför detta en ökning av slaget som utförs av varje kolv då kammen 32 roterar ett helt varv kring sin axel 35 och således en ökning av amplituden med vilken bromstrycket tillförs diagonalerna 6, 7 eller rättare sagt hjulbromscylindrarna som är anslutna till diagonalerna.

Samtidigt kommer i den här valda utföringsformen av kammen 32, såsom framgår av fig. 3, kammens 32 axiella förskjutning att variera cykelkvoten, dvs varaktigheten av tryckreduceringsfasen i förhållande till varaktigheten hos tryckökningsfasen. I fig. 3 är vinkeln ai, qê angiven i kammens 32 mittplan (BB) resp. nedre plan (CC). Denna vinkel bestämmer tidsintervallet inom vilket under varje varv som kammen 32 utför den nämnda bromstryckregler- ventilen 9 alstar ett maximalt bromstryck. I planet (AA), dvs i utgångsläget, blir vinkeln ab = 3600.

Sá snart kammen 32 förskjuts mot kraften hos fjädern 37. var- vid således kolvarna 12, 13 förskjuts periodískt mot kamaxeln 35, kommer sätesventilen 24, 25 att stängas. Detta utförs genom att ventilorganet av kultyp bringas att anligga mot sitt säte 28, 29 under påverkan av fjädern 46, 47 och av bromstrycket som verkar i huvudcylindern 1.

Kammens 32 axiella läge som, såsom har förklarats, definie- rar slaget för kolvarna 12, 13 och tryckförloppet under varje kamrotation är beroende av de uppmätta värdena som är detekte- rade medelst avkännarna 41, 42 och 43 och av deras behandling och logiska kombination i den elektroniska kretsen 44. Signal- ledningen 45, via vilka solenoiden 38 styrs medelst utgàngssig- nalen från kretsen 44, är likaledes angiven. Kretsen 44 kan för- verkligas i form av en integrerad krets med fast tilldelning eller i form av en programerbar krets, en s.k. mikroreglerkrets.

Bromssystemet enligt fig. l arbetar pá följande sätt.

Så länge bromsningsoperationen är stabil och ingen tendens till hjullàsning avkänns är de båda kretsarna 4 och 5 tillhöran- de huvudcylindern l direkt anslutna till diagonalerna 6, 7 via de öppna ventilerna 24, 25. Motorn 33 och den avnämnda motor drivna kammen 32 går i tomgång, varvid ett icke-visat matt, så- som t.ex. ett ohmskt motstånd eller ett elektroniskt styrt seriemotstànd eller en ledning i exciteringslindningarna säker- ställer att motorns 33 effektförbrukning är ringa vid drift utan belastning och att motorn 33 inte omkopplas till full effekt 455 079 förrän bromsen tillslàs.

I utgångsläget rör sig lyftarna 50, 51 i en cirkulär bana koaxiellt med axeln 55 (se sektionen AA i fig. 5), varvid kol- varnas 12, 15 slag är noll. Om den elektroniska kretsen 44 genom att jämföra signalerna som tillförs från avkännarna 41-45 konsta- terar att en instabílitet förekommer, dvs en tendens till hjul- làsning, förskjuts kammen 52 axiellt genom påverkan av solenoi- den 58 så att den fasade styrytan 48 på kammen 52 bringas i drift. Under varje rotation kommer nu sätesventilerna 24, 25 att stängas under en kort tid och volymerna hos plungekamrarna 18, 19 att ökas genom att kolvarna 12, 15 förskjuts och att minskas på nytttill minimivärdet under en förutbestämd tid i beroende av kammens 52 axiella läge. Bromstrycket som matas in i hjulbromscylindrarna via diagonalerna 6, 7 kommer sålunda att periodiskt minskas resp. ökas, varvid variationsamplituden och cykelförhållandet eller cykelkvoten är beroende av kammens 52 axiella läge och dess form. Eftersom kammens 52 rotationshastig- het hålls ungefär konstant blir upprepningsfrekvensen för tryck- minskningssignalerna, dvs frekvensen hos den periodiska tryck- variationen, likaså ungefär konstant.

I det beskrivna exemplet över en utföringsform styrs de båda bromstryckreglerventilerna 1800 ur fas med varandra.

Härigenom uppnås att ett bromstryckmaximum vid ett hjul pà en axel sammanfaller med ett maximum hos det andra hjulet pá sam- ma axel. Med en tillräckligt hög pulsationsfrekvens på t.ex. 5 till 10 cykler blir inverkan på kursstabiliteten oväsentlig pà grund av den snabba följden av faser med kraftig bromsning resp. med fullständig bromsfrigivning. Om så erfordras kan stabiliteten även ökas genom en negativ styrrullradie. I en del chassikonstruktioner kan det emellertid vara mera gynnsamt att driva bromstryckreglerventilerna parallellt.

Istället för den beskrivna utföringsformen med två broms- tryckreglerkanaler är det utan vidare möjligt att variera trycket i alla bromskretsarna samtidigt eller att utföra en uppdelning till tre eller fyra reglerkretsar som påverkas ur fas eller parallellt via en enda kam.

I särskilda fall är det också i syfte att förbättra regle- ringsnoggrannheten och/eller att öka gensvarhastigheten möjligt att montera ytterligare avkännare, t.ex. bromsvridmomentavkän- 455 079 9 nare eller bromskraftavkännare, och att utvärdera deras ut- gàngssignaler i den elektroniska kombinationen 1 kretsen 44.

Avkännare av denna typ som är kända är baserade pà att man ut- nyttjar trádtöjningsgivare.

Claims (1)

1. 455 079 10 PATENTKRAV Bromsslirningsreglerat bromsystem för motorfordon, sär- skilt för vägfordon, varvid en huvudcylinder påverkas av pedalkraften direkt eller med hjälp av en hjälpkraft och är ansluten till hjulbromscylindrarna via slutna hydrauliska eller pneumatiska hromskretsar, varjämte systemet innefattar omvandlare och en bromstryckmodulator som i beroende av fordonets bromsningsbeteende alstrar pulsationer som minskar bromstrycket, k ä n n e t e c k - n a t därav, att avkännare (41 - 43) är anordnade såsom omvandlare, varvid nämnda avkännare alstrar elektri- ska signaler direkt eller indirekt beroende pà bromstrycket, axelbelastningarna och fordonets translationsretardation, och att en elektronisk krets (44) är anordnad att prepare- ra, behandla och logiskt kombinera avkänningssignalerna, där bromstryckmodulatorn (8, 9, 32, 38) är reglerbar medelst utgángssignalerna frán nämnda krets (44), varvid bromstryckmodulatorn väsentligen består av en bromstryck- reglerventil (8, 9) som är införd i bromskretsen mellan huvudcylindern (l) och hjulbromscylindrarna och är försedd med en kamstyrning (32, 38), till vilken de elektroniska utgángssignalerna från kretsen (44) är anordnade att matas, där nämnda kamstyrning är reglerbar medelst nämnda signaler och där kamstyrningen (32, 38) är utformad med en kam (32) som har formen av en roterande, axiellt förskjutbar kropp som är försedd med lutande reglerytor (48), varvid kamslaget under varje vridningsvarv hos kroppen är beroende av den axiella förskjutningen, d v s det axiella läget hos kroppen, som kan inregleras och varieras medelst den elektriska kretsens (44) utgångs- signaler. Bromssystem enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att tvà eller flera hydraulbromskretsar (4, 5) är anordnade och att bromstryckmodulatorn väsentligen 'i u' 455 079 ll innefattar en bromstryckreglerventil (8, 9) för varje bromskrets och en gemensam kamstyrning (32, 38). Bromssystem enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att den axiella förskjutningen hos den roterbara kammen (32) åstadkomms av en förbindningspinne (40) mot kraften hos en returfjäder (37), varvid nämnda förbind- ningspinne (40) är inställbar medelst en stegnings- motor som är styrd av utgångssignalerna från kretsen medelst en solenoid (38) eller dylikt. Bromssystem enligt kraven l - 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att kammen (32) är anordnad att samtidigt reglera tvâ eller flera bromstryckreglerventiler parallellt. Bromssystem enligt något av kraven l - 4, k ä n n e - t e c k n a t därav, att kammen (32) verkar samtidigt pá tvà bromstryckreglerventiler (8, 9), vilka är inbördes fasförskjutna 1800, varvid nämnda båda bromstryckregler- ventiler (8, 9) reglerar bromstrycket hos var sin av fordonets diagonaler (6, 7). Bromssystem enligt något av kraven l - 5, k ä n n e - t e c k n a t därav, att kammen (32) är försedd med en elektrisk drivmotor (33) för att åstadkomma rotationen och att svängningsmassan hos nämnda motor (33) är avstämd till den energi som friges när bromstryckminskningen sker under pulsationen och som överförs till kammen via bromstryckreglerventilens (8, 9) kolv (12, 13), varigenom åtminstone delvis den frigivna energin kommer att lagras i drivmotorns svängningsmassa och användas på nytt för att åter bygga upp bromstrycket. Bromssystem enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att vid påverkan av bromssystemet kan drivmotorn (33) automatiskt omkopplas från drift utan belastning, d v s från ett beredskapsläge med låg effektförbrukning, till full effekt (nominellt vridmoment). 10 ll l2 455 079 12 Bromssystem enligt något av kraven 2 - 7, k ä n n e - ß t e c k n a t därav, att bromstryckreglerventilen (8, 9) väsentligen består av en cylinder (10, ll) genom vilken tryckmedium strömmar och i vilken en kolv (12, 13) är 3 förskjutbar av kamstyrningen (32, 38) och begränsar en plungekammare (18, 19) som kommunicerar med hjulbroms- cylindern och att i tryckmedieinloppet (24, 35), d v s på den sida av öppningen som kommunicerar med huvudcylin- dern (l), är ett fjäderbelastat ventilorgan (24, 25) anbragt, vilket kan lyftas bort från sitt säte (28, 29) medelst en lyftare (26, 27) i det ändläge hos kolven (12, 13) i vilket plungevolymen har sitt minimum. Bromssystem enligt något av kraven 1 - 8, k ä n n e - t e c k n a t därav, att avkännare för bromsvridmoment eller bromskraft är anordnade såsom avkännare (41) för alstring av elektriska signaler i indirekt beroende av bromstrycket. Bromssystem enligt något av kraven l - 9, k ä n n e - t e c k n a t därav, att systemet ytterligare innefattar avkännare som alstrar elektriska signaler som svarar mot bromsvridmomentet och/eller mot bromskraften och som matar in dem i den elektriska kretsen (44). k ä t e c k n a t därav, att ytterligare avkännare är anord- Bromssystem enligt något av kraven 1 - l0, n e - nade för att detektera rotationsbeteendet hos ett eller flera hjul (VR, HR) och att dessa avkännare är förbundna med kretsen (44) via signalledningar. Bromssystem enligt något av kraven 1 - ll, k ä n n e - t e c k n a t därav, att translationsretardationsavkännar- na (42) är lutningskompenserade. 1