DE19524952A1 - Hydraulische Bremsanlage mit elektrisch umschaltbaren Hydraulikventilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Bremsanlage mit elektrisch umschaltbaren Hydraulikventilen, die zur Modu­ lation des Bremsdruckes in den Radbremsen zwecks Blockier­ schutzregelung, Antriebsschlupfregelung oder dergl. vorgese­ hen sind.

Derartige Bremsanlagen sind in vielfältiger Ausgestaltung bekannt. Zur Bremsdruckmodulation werden z. B. elektromagne­ tisch betätigbare 2/2-Wegeventile, d. h. Hydraulikventile, die nur zwei Schaltpositionen (offen oder geschlossen) kennen, verwendet. Wird mit solchen Ventilen eine Blockierschutz- oder eine Antriebsschlupfregelung durchgeführt, läßt sich der Druckaufbau- und der Druckabbaugradient durch Ansteuerung der Hydraulikventile mit niederfrequenten Puls folgen und Variie­ ren der Pulsdauer-/Pulspausenverhältnisse in der gewünschten Weise beeinflussen.

Im allgemeinen ist für jedes regelbare Rad ein Ventilpaar, nämlich ein Einlaß- und ein Auslaßventil vorgesehen, wobei das Einlaßventil, das in der Bremsleitung zwischen dem Haupt­ zylinder und der Radbremse eingefügt ist, zweckmäßigerweise in seiner Ruhestellung auf Durchlaß geschaltet ist und beim Anlegen einer Spannung in den Sperrzustand übergeht. Das Aus­ laßventil, das zum Druckabbau dient, ist dagegen in der Ruhe­ stellung gesperrt.

Ein Nachteil der Bremsdruckregelung mit Hilfe solcher schnellschaltenden Hydraulikventile besteht darin, daß durch die schnellen Ankerbewegungen beim Übergang von der einen in die andere Endposition, durch örtliche Verzögerung und Be­ schleunigung der hydraulischen Flüssigkeit, Übertragung der Pulsation auf Bauteile (Körperschall) usw. Geräusche entste­ hen, die bei einer Blockierschutz- oder Antriebsschlupfrege­ lung als störend empfunden werden. Die Geräuschstärke wird maßgeblich von der Umschaltgeschwindigkeit von der einen in die andere Endposition bestimmt.

Aus der DE 42 36 047 AI (P 7397) ist bereits eine Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung bekannt, deren Hydraulikventile, wenn sie aus der Ruhelage heraus auf Sperren oder Durchlaß umgeschaltet werden sollen, mit einem Wechselsignal oder einer Pulsfolge angesteuert werden, dessen Frequenz bzw. deren Pulsdauer-/Pulspausenverhältnis auf die Charakteristik der Ventile abgestimmt ist. Der Ventilstößel nimmt unter dem Einfluß des Wechselsignals oder der Puls folge eine Dosierstellung ein, die wiederum durch Variieren der Frequenz bzw. des Pulsdauer-/Pulspausenverhältnisses beein­ flußt werden kann. Auf diese Weise werden die Ventilgeräusche erheblich reduziert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die störenden Geräusche, die durch das schnelle Umschalten der Ventilstößel dieser Hydraulikventile von der einen in die andere Endposition hervorgerufen werden, auf einfache Weise und ohne nachteiligen Einfluß auf die Bremsdruckregelung zu mindern oder entscheidend zu verringern.

Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen zu lösen ist. Das Besondere der erfindungsgemäßen Bremsanlage besteht also darin, daß die Umschaltung der Hydraulikventile bzw. des Ventilstößels von der einen in die andere Endstellung durch ein Wechselsignal bewirkt wird, das nur für die Dauer der Umschaltung anliegt und das den Umschaltvorgang im Vergleich zu einem reinen Ein- bzw. Ausschalten des Ventils verzögert; nach dem Um­ schalten oder nach einer vorgegebenen Umschaltzeitdauer liegt dann an dem Hydraulikventil wieder ein Dauersignal ("1" oder "0") an.

Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Wechselsignal eine Pulsfolge vorgesehen, deren Fre­ quenz hoch ist bzw. deren Pulszeiten und Pulspausen kurz sind im Vergleich zu der für den Umschaltvorgang benötigten Zeit­ dauer.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Darstellung eines Ausfüh­ rungsbeispiels anhand der beigefügten Abbildungen hervor.

Es zeigen

Fig. 1 schematisch vereinfacht und als Teildarstellung die wichtigsten hydraulischen Komponenten einer Brems­ anlage nach der Erfindung und deren hydraulische Zu­ sammenschaltung,

Fig. 2 im Detail ein Ausführungsbeispiel eines Einlaßventils der Bremsanlage nach Fig. 1 und

Fig. 3 Diagramme zur Veranschaulichung der Ansteuerung des Einlaß- oder Auslaßventils der Bremsanlage nach der Erfindung.

In Fig. 1 sind lediglich diejenigen Komponenten einer blockier­ geschützten Bremsanlage wiedergegeben, die zur Erläute­ rung der Erfindung erforderlich sind. Dargestellt ist der Anschluß einer Radbremse 1 an einen Bremskreis I eines Haupt­ zylinders 2 einer hydraulischen Bremsanlage. Der Hauptzylin­ der 2 wird über einen vorgeschalteten Unterdruckverstärker 3 mit Hilfe eines Bremspedals 4 betätigt. Der Druck in der Rad­ bremse 1 wird mit Hilfe eines Einlaßventiles 5 und eines Aus­ laßventils 6 gesteuert. In ihrer Ruhestellung sind das Ein­ laßventil 5 auf Durchlaß, das Auslaßventil 6 auf Sperren ge­ schaltet.

Dargestellt ist hier ein sogen. geschlossenes hydraulisches System. In der Druckabbauphase wird über das Auslaßventil 6 aus der Radbremse 1 das Druckmittel in einen Niederdruckspei­ cher 7 geleitet, aus dem es über eine Rückförderpumpe 8 in den Bremskreis I bzw. in den Hauptzylinder 2 zurückgefördert wird.

Den Aufbau eines Einlaßventils 5 zeigt Fig. 2. Dargestellt ist hier ein Längsschnitt durch das Ventil. Es besteht im wesentlichen aus einem Ventilanker 9, der in einem Ventil­ gehäuse 10 axial verschiebbar gelagert ist. Ein Ventilstößel 11 ist Bestandteil dieses Ankers 9. Der Anker 9 mit dem Ven­ tilstößel II wird durch die Kraft einer Schraubenfeder 12 in seiner Ruhelage gehalten, in der eine hydraulische Verbindung von einem Hydraulikanschluß oder Eingang 13 zu einem Ausgang 14 besteht. Der Anschluß 13 führt zu dem Hauptzylinder 2, der Ausgang 14 zu der Radbremse 1.

Das Hydraulikventil 5 nach Fig. 2 besitzt eine Ventilbetäti­ gungsspule 15 und einen Magnetkern 16. Der Ventilanker 9 und der Magnetkern 16 sind durch einen Luftspalt 17 getrennt, dessen Ausbildung für die Ventil-Charakteristik wesentlich ist. Die elektrischen Ventilanschlüsse sind mit 15a, 15b be­ zeichnet.

Bei Ansteuerung des Ventils durch Anlegen einer Spannung an die Ventilspule 15 wird auf den Ventilanker 9 eine Kraft aus­ geübt, die zur axialen Verschiebung des Ventilstößels in sei­ ne zweite Endposition führt. Der Druckmitteldurchgang von dem Eingang 13 zu Ausgang 14 wird verschlossen.

Die erfindungswesentliche Ansteuerung der Hydraulikventile 5, 6 durch Wechselsignale, die nur für die Dauer der Ventil­ umschaltung aus der Ruheposition in die zweite Endposition und für die Dauer des Rückschaltvorgangs anliegen, und die Auswirkung dieser Wechselsignale ist den Diagrammen nach Fig. 3 zu entnehmen und wird im folgenden näher erläutert.

Während bisher bekanntlich Hydraulikventile der hier be­ schriebenen Art durch Anlegen einer Spannung bzw. Ausschalten umgeschaltet wurden, wobei das entsprechende Signal nach dem Umschalten in die zweite Endposition bis zum Zurückschalten als Dauersignal aufrechterhalten wurde, wird erfindungsgemäß zum Zeitpunkt t₁ ein Wechselsignal angelegt. Nach einer vor­ gegebenen Zeitspanne, in der der Umschaltvorgang beendet sein soll, oder nach der tatsächlichen Umschaltzeit t₁-t₂ geht dann das Wechselsignal in ein Dauersignal über, das das Ven­ til in der Umschaltstellung bzw. den Ventilstößel in der zweiten Endposition hält. Beim Zurückschalten des Ventils, das zum Zeitpunkt t₄ ausgelöst wird, wird wiederum in analoger Weise ein Wechselsignal und anschließend das Dauersignal an­ gelegt.

Die Erfindung beruht auf der Überlegung, daß z. B. bei einem Einlaßventil der in Fig. 2 dargestellten Art beim Anlegen der Spannung an die Spule 15 infolge der Spuleninduktivität und als Folge des bei der Stößelbewegung kleiner werdenden Luft­ spaltes 17 und des dadurch hervorgerufenen Anstiegs der ma­ gnetischen Feldstärke ein "schlagartiges" Schließen des Ven­ tils bzw. Anschlagen des Stößels hervorgerufen wird. Dieses "harte" Anschlagen verursacht die störenden Umschaltgeräu­ sche. Beim Zurückschalten des Ventils in die erste Endposi­ tion oder Ruhelage geschieht Entsprechendes.

Erfindungsgemäß wird daher das Umschalten mit Hilfe des Wech­ selsignals oder einer Pulsfolge herbeigeführt. Die Stößelbe­ wegung wird dadurch verlangsamt. Bei dem Einlaßventil nach Fig. 2 setzt beim Anlegen der Umschaltspannung die Stößelbe­ wegung ein. Wird nun die Spannung in der Umschaltphase redu­ ziert - durch abnehmende Spannungsamplitude oder durch eine Pulspause - wird der Stößel durch die Rückstellfeder und durch den Druck im Hydrauliksystem abgebremst. Die erneut ansteigende Spannung oder der folgende Puls erhöhen dann wie­ der die auf den Stößel einwirkende Kraft in Schließrichtung. Auf diese Weise erfolgt durch das Wechselsignal ein schritt­ weises, insgesamt verzögertes Schließen oder Öffnen des Ven­ til und ein relativ "sanftes" Anschlagen in den Endpositio­ nen. Die gestellte Aufgabe, die Ventilgeräusche entscheidend zu verringern, wird auf diese Weise gelöst.

In der oberen Kurve "A" in Fig. 3 ist der "Sollwert" der Ven­ tilposition wiedergegeben. Zum Zeitpunkt t₁ steht fest, daß das Ventil umschalten soll, zum Zeitpunkt t₄ beginnt das Zu­ rückschalten.

Den erfindungsgemäß vorgegebenen Verlauf der an der Spule an­ gelegten Spannung zeigt das Diagramm "B" in Fig. 3. In der Umschaltphase t₁ - t₂ liegt ein Wechselsignal, hier ein puls­ förmiges Wechselsignal an, das zum Zeitpunkt t₂, wenn der Schließvorgang beendet ist, in ein Dauersignal übergeht. In analoger Weise erfolgt das Zurückschalten; in der Zeitspanne t₄ bis t₅ liegen wiederum Pulse an.

Den durch den Spannungsverlauf nach "B" hervorgerufenen Ver­ lauf des Stromes durch die Spule 15 (Fig. 2) und den Verlauf der magnetischen Feldstärke zeigen die Diagramme "C" und "D" in Fig. 3. Die Stromänderung durch das Wechselsignal ist erst zum Zeitpunkt t₃ bzw. t₆ beendet.

Schließlich ist in dem Diagramm "E" der Fig. 3 noch der Ven­ tilweg oder Stößelweg aufgetragen. Es ist ersichtlich, daß durch den Einfluß des Wechselsignals eine wesentliche Ver­ langsamung der Ventilstößelbewegung erreicht wird; die Zeit­ spannen t₁ bis t₂ und t₄ bis t₅ sind notwendig, um den Ventil­ stößel von der einen Endposition in die andere Endposition zu überführen.

Claims (2)

1. Hydraulische Bremsanlage mit elektrisch umschaltbaren Hydraulikventilen, die zur Modulation des Bremsdruckes in den Radbremsen zwecks Blockierschutzregelung, An­ triebsschlupfregelung oder dergl. vorgesehen sind, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Umschaltung der Hydraulik­ ventile (5, 6) von der einen in die andere Endstellung für die Dauer der Umschaltung (t₁-t₂; t₄-t₅) ein Wech­ selsignal angelegt wird, das den Umschaltvorgang im Ver­ gleich zu einem "Ein- bzw. Ausschalten" des Hydraulik­ ventils (5, 6) verzögert, und daß nach dem Umschalten oder nach einer vorgegebenen Umschaltzeitdauer ein Dau­ ersignal an dem Hydraulikventil anliegt.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselsignal eine Pulsfolge ist, deren Frequenz hoch bzw. deren Pulszeiten und Pulspausen kurz im Ver­ gleich zu der für den Umschaltvorgang benötigten Zeit­ dauer sind.