DE3603074A1

DE3603074A1 - Elektromagnetisch betreibbarer druckmodulator

Info

Publication number: DE3603074A1
Application number: DE19863603074
Authority: DE
Inventors: Adam Dittner; Franz Fellner; Norbert Dipl Ing Oberlack; Erich Graf; Joachim Sauer; Ulrich Dipl Ing Sieme
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: FTE Automotive GmbH
Priority date: 1985-08-24
Filing date: 1986-02-01
Publication date: 1987-03-05
Also published as: DE3603074C2; SE8603251D0; SE8603251L; IT8621210A1; IT1196973B; IT8621210A0; FR2586389A1; SE457343B; FR2586389B1; US4726549A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetisch betreibbaren Druckmodulator für blockiergeschützte Bremsanlagen in Fahrzeugen.

Wenn eine bestimmte Verzögerungsschwelle des ge bremsten Rades - beispielsweise 12 m/s² - überschritten wird gibt die Antiblockiervorrich tung ein elektrisches Signal, den Bremsdruck so weit zu reduzieren bis eine zweite Verzögerungs schwelle - beispielsweise 10 m/s² - bei der das überbremste Rad wieder anläuft unterschritten wird.

Ist diese Schwelle erreicht gibt die Antiblockier vorrichtung ein elektrisches Signal, den Brems druck wieder bis zur ersten Verzögerungsschwelle zu erhöhen.

Dieser Bremsdruckauf- und -abbau wird mittels eines Druckmodulators durchgeführt.

Üblicherweise werden solche Druckmodulatoren hydraulisch über separate Pumpen angesteuert. Nachteilig an einer derartigen Ausführung ist einerseits, daß die Ansprechzeit des Druckmodu lators stark abhängig von der Viskosität der Hydraulikflüssigkeit sowie von der an ihm anste henden Druckdifferenz ist, andererseits, daß ein hoher Bauaufwand betrieben werden muß und keine exakte Regelung erreichbar ist. Ferner besteht die Gefahr, daß ein Ausfall der Hydraulikpumpe im ungünstigsten Fall dazu führt, daß das Fahrzeug nicht oder nicht mehr ausreichend gebremst werden kann.

Aus der DE-PS 26 48 042 ist eine magnetbetätigte Modulator-Einrichtung bekannt geworden die dazu dient ein durchdrehendes Rad abzubremsen, also ähnlich einem Sperrdifferential wirkt.

Durch periodisches Erregen der Magnetspule pumpt der Anker über ein an ihm befestigtes Pumpelement Hydraulikflüssigkeit aus einer Pumpkammer in den Radzylinder des durchdrehenden Rades und bremst dieses so ab.

Zum Regeln des Bremsdruckes in einer Antiblockier vorrichtung ist ein derartiger Modulator nicht geeignet, da weder die Druckentlastung noch der Druckaufbau definiert erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen elektromagnetisch betätigbaren Druckmodulator in kompakter Bauweise zu schaffen, der in definierter und reproduzierbarer Weise den Bremsdruck im Radzylinder regelt, wenn der auf ihn vom Hauptzy linder einwirkende Druck größer als der für eine Blockierung des Rades notwendige ist.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Druckent lastungskolben über eine veränderliche Übersetzung so mit der auf den Anker des Elektromagneten einwirkenden Druckfeder in Wirkverbindung steht, daß aus der nichtlinearen Druckkraft des Ankers eine lineare Kraft am Druckentlastungskolbens resultiert, und daß der Druckentlastungskolben mit einem Ventil in Wirkverbindung steht, so daß beim Überschreiten eines vorgebbaren maximalen Brems druckes der Radzylinder vom Hauptzylinder trennbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Druckmodulators ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteilhaft bei einer derartigen Modulatoreinrich tung stellt sich dar, daß sie wegen ihrer kompak ten Bauweise und dem daraus resultierenden geringen Gewicht besonders geeignet für den Einbau in Einspurfahrzeugen ist.

Außerdem ist der Druckmodulator so ausgebildet, daß bei Systemstörungen immer eine ungeregelte Abbremsung des Fahrzeuges möglich ist.

Nachfolgend wird die Erfindung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 die Druckmodulatoreinrichtung mit Wegmeß einrichtung in Grundstellung.

Fig. 2 die Druckmodulatoreinrichtung mit Kraftän derungsgeschwindigkeits-Meßeinrichtung in Grundstellung.

Fig. 3 ein Kraft-/Luftspalt-Diagramm des Ankers.

Fig. 4 ein Kraft-/Hub-Diagramm des Druckkolbens.

In Fig. 1 ist die Druckmodulator-Einrichtung dargestellt die im wesentlichen aus folgenden Bauteilen besteht:

dem Druckmodulator 1 mit dem darin angeordneten Druckentlastungskolben 2 und dem Kugelsitzventil 3, der am Druckentlastungskolben 2 angeordneten Wegmeßeinrichtung 4, dem Elektromagneten 5 mit dem Anker 6 und der Spule 12, der als Kurvenscheibe ausgebildeten veränderlichen Übersetzung 8 und der Druckfeder 9.

In der gezeigten Grundstellung hält die sich in einem am Elektromagneten 5 angeflanschten Gehäuse 10 abstützende Druckfeder 9 den Anker 6 über einen beidseitig durch diesen hindurchgeführten Stößel 11 in der einen maximalen Luftspalt S ergebenen Position und über das Stößelende 11 a sowie die auf der Übersetzung 8 ablaufende Rolle 7 wird der Druckentlastungskolben 2 auf seinem oberen Tot punkt gehalten.

Ein am Druckentlastungskolben 2 angeordneter Stößel 13 öffnet in dieser Stellung das Kugelsitz ventil 3, so daß über den Druckraum 14 der Haupt zylinder 15 mit dem Radzylinder 16 verbunden ist. Der Druckentlastungskolben 2 steht mit einem Lage meßsystem 4 in Verbindung, das mit einem Soll- /Istwert-Vergleicher 17 verbunden ist, der das gemessene Hubsignal mit dem von der Antiblockier vorrichtung vorgegebenen Sollsignal vergleicht und die Spule 12 des Elektromagneten 5 entsprechend ansteuert.

Die Vorspannkraft der Druckfeder 9 ist so gewählt, daß der Druckentlastungskolben 2 in seinem oberen Totpunkt gehalten wird, so lange der im Hauptzy linder 15 aufgebaute und über den Druckraum 14 auch an den Radzylinder 16 gelangende Bremsdruck kleiner als der mit Sicherheit zum Blockieren des Rades führende ist. Daraus folgt, daß der im Hauptzylinder 15 aufgebaute Bremsdruck so lange direkt an den Radbremszylinder 16 weitergeleitet wird, wie er unterhalb des Blockierdruckes des Rades liegt. Die Arbeitsweise des Druckmodulators 1 ist folgende:

Ungeregelte Bremsung

Sowie der vom Hauptzylinder 15 kommende, im Druck entlastungsraum 14 wirkende Druck einen bestimmten Betrag - beispielsweise 60 bar - überschreitet, wird der Druckentlastungskolben 2 gegen die Vor spannkraft der Druckfeder 9 in Richtung unterer Totpunkt verschoben. Der Stößel 13 kommt außer Eingriff des Ventiles 3 und der Hauptzylinder 15 wird vom Radzylinder 16 getrennt.

Daraus folgt, daß selbst bei einer Panikbremsung, bei der durchaus Drücke bis zu 150 bar im Hauptzy linder 15 erreichbar sind, am Radzylinder 16 nur die hier vorgesehenen 60 bar anstehen, was zu einer hohen Entlastung der weiteren Bauteile führt.

Nach einer entsprechenden Entlastung des Hauptzy linders 15 wird der Druckentlastungskolben 2 durch die Druckfeder 9 wieder in seine Grundstellung geschoben und der Stößel 13 öffnet das Ventil 3.

Geregelte Bremsung

Bei der geregelten Bremsung erkennt die Antiblockier- Vorrichtung, daß der am Radzylinder 16 anstehende Bremsdruck das nicht gezeigte Rad zum Blockieren bringt. Die Spule 12 wird bestromt und der Anker 6 wird angezogen.

Wichtig ist dazu, daß der Elektromagnet 5 so gewählt ist, daß dessen Kraftverlauf (Fig. 3) grundsätzlich betragsgrößer als die Kennlinie der Druckfeder 9 ist und die unterschiedlichen Stei gungen der Übersetzung 8 der Summe aus nichtli nearer Ankerkraft und nichtlinearer Federkraft so angepaßt sind, daß sich am Druckentlastungskolben 2 ein linearer Kraftverlauf (Fig. 4) einstellt.

In dem Augenblick in dem der Anker angezogen wird, wird der Druckentlastungskolben 2 durch die Kraft des auf ihn einwirkenden Druckes in Richtung unterer Totpunkt verschoben.

Der Stößel 13 kommt dabei außer Eingriff des Kugelsitzventiles 3 und der Hauptzylinder 15 wird vom Druckentlastungsraum 14 und damit vom Radzy linder 16 getrennt.

Mit zunehmender Vergrößerung des Druckraumes 14 sinkt der auf den Radzylinder 16 wirkende Brems druck und über das Wegmeßsystem 4 wird der Istwert der Volumenänderung mit dem Sollwert der Druckre duzierung verglichen und die Spule 12 entsprechend erregt.

Sowie das Rad die zweite Verzögerungsschwelle (10 m/s²) unterschreitet, also das gebremste Rad wieder beschleunigt, gibt die Antiblockiervorrich tung das Signal den Bremsdruck wieder zu erhöhen. Die Erregung der Spule 12 wird zurückgenommen. Daraus resultiert, daß die Druckfeder 9 den Anker 6 zurückschiebt und somit der Druckentlastungskol ben 2 über den Stößel 11 a und die Rolle 7 entlang der Kurvenscheibe 8 in Richtung oberer Totpunkt geschoben wird. Durch die Verkleinerung des Druck raumes 14 erhöht sich der Bremsdruck im Radzy linder 16. Es ist selbstverständlich, daß auch hierbei der Istwert der Volumenänderung mit dem Sollwert der Bremsdruckzunahme verglichen und die Spule 12 entsprechend erregt wird. Wenn die obere Verzögerungsschwelle (12 m/s²) wieder erreicht ist, beginnt ein erneuter Regelzyklus.

Der kontinuierliche Druckauf- bzw. -abbau erfolgt solange, bis das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist, bzw. bis der vom Hauptzylinder 15 auf das Ventil 3 wirkende Druck kleiner als der Druck im Druckraum 14 ist.

Fig. 2 zeigt die Druckmodulatoreinrichtung mit einem Element zum Ermitteln der Kraftänderungsge schwindigkeit der Druckfeder 9.

Die Wirkungsweise des Druckmodulators 1 ist die selbe wie zuvor beschrieben.

Ein der Druckfeder 9 nachgeschalteter Piezoquarz 4 a gibt entsprechend der auf ihn einwirkenden Kraftänderungsgeschwindigkeit Spannungssignale an den Soll-/Istwert-Vergleicher 17 a des geschlos senen Lageregelkreises der wiederum den Elektro magneten 5 entsprechend erregt.

Der Vorteil einer derartigen Regelung ist, daß der Piezoquarz 4 a als passives Element keiner elektri schen Energiezufuhr von außen bedarf, und daß er als Massenartikel preiswert herstellbar ist.

Claims

1. Elektromagnetisch betreibbarer Druckmodulator, insbesondere für blockiergeschützte Bremsan lagen in Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckentlastungskolben (2) so über eine veränderliche Übersetzung (8) mit der auf den Anker (6) einwirkenden Druckfeder (9) des Elek tromagneten (5) in Wirkverbindung steht, daß aus der nichtlinearen Druckkraft der Feder (9) eine lineare Kraft am Druckentlastungskolben (2) resultiert.

2. Druckmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Druckentlastungskolben (2) mit einem Ventil (3) in Wirkverbindung steht, so daß bei Überschreiten eines vorgebbaren maximalen Bremsdruckes der Radzylinder vom Hauptzylinder trennbar ist.

3. Druckmodulator nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die veränderliche Übersetzung (8) durch eine an den Kraft-/Weg-Verlauf der Druckfeder (9) angepaßte Kurvenscheibe aus bildbar ist.

4. Druckmodulator nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeweg des Druckentlastungskol bens (2) kontinuierlich über ein Wegemeßsystem (4) ermittelbar ist, das über einen elektro nischen Lageregelkreis mit dem Regelkreis der Blockierschutzschaltung in Wirkverbindung steht.

5. Druckmodulator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Piezoquarzes (4 a) die Kraftän derungsgeschwindigkeit des Ankers (6) konti nuierlich über die mit dem Anker (6) in Wirk verbindung stehende Druckfeder (9) ermittelbar ist und der Piezoquarz (4 a) über einen geschlos senen elektronischen Regelkreis mit dem Regel kreis der Blockierschutzschaltung in Wirkver bindung steht.

6. Druckmodulator nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Vorspannkraft der Druck feder (9) in Grundstellung des Ankers (6) abhängig ist vom Produkt aus vorgebbarem maxi malem Bremsdruck und der Steigung der verän derlichen Übersetzung (8) in der Grundstellung des Druckentlastungskolbens (2).