DE3807601A1 - Antiblockiervorrichtung, insbesondere fuer eine kraftfahrzeugbremsanlage - Google Patents

Description

Antiblockiervorrichtung, insbesondere für eine Kraftfahr­ zeugbremsanlage, zur Verhinderung des Blockierens eines Rades, mit einem Unterbrecherventil, das in einer Brems­ flüssigkeit von einem Hauptzylinder zu einem Bremszylinder der Bremsanlage führenden Bremsleitung angeordnet ist, sowie mit einem Verzögerungssensor für das genannte Rad zur Gewinnung eines Gleitsignals für dieses Rad.

Es ist bekannt, daß beim Bremsen eines der Räder, übli­ cherweise ein Rad der Hinterachse, die Haftung mit dem Straßenbelag verlieren und blockieren kann und daraufhin gleitet.

Es ist auch bekannt, daß das Blockieren eines Rads der Hinterachse und mehr noch das Blockieren beider Räder der Hinterachse die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs beein­ trächtigt und Schleudern bewirken kann, das bis zu völli­ gen Richtungsumkehr führen kann.

Auf normalem Straßenbelag kann dies zum Beispiel dann geschehen, wenn in panischer Angst gebremst und dabei das Bremspedal unkontrolliert durchgetreten wird.

Die Hinterräder blockieren jedoch auch dann, wenn das Fahrzeug beim Bremsen plötzlich auf einen Straßenabschnitt mit rutschiger, z.B. vereister Oberfläche trifft.

Man muß deshalb dafür sorgen, daß die Haftung der Hinter­ räder auch unter den genannten Umständen nicht verloren geht, damit sie nicht blockieren und das Kraftfahrzeug ins Schleudern gerät.

Diesem Zweck dienen sogannte Antiblockiervorrichtungen. Eine bekannte Antiblockiervorrichtung besitzt ein Rück­ schlagventil, das in der vom Hauptzylinder zum Bremszylin­ der führende Bremsleitung eingefügt ist und den Übergang von Bremsflüssigkeit vom Hauptzylinder zum Bremszylinder verhindert.

Das Verschlußglied dieses Rückschlagventils wird normaler­ weise von einem Tauchkolben in seiner Öffnungsstellung gehalten. Dieser Tauchkolben ist stromabwärts des Ver­ schlußglieds angeordnet und wird von einer kräftigen Feder konstant gegen das Verschlußglied gedrückt. Durch die Wirkung eines Drucköls, insbesondere des Öls in einem geeigneten von dem Bremskreis getrennten und von ihm unabhängigen ölhydraulischen Kreis kann der Tauchkolben gegen die Wirkung der genannten Feder in der entgegenge­ setzten Richtung bewegt werden. Ein Sensor zur Erfassung der Verzögerung oder der Geschwindigkeit des Rades stellt fest, wann dieses zu gleiten beginnt, und aktiviert den genannten ölhydraulischen Kreis, so daß dieser den Tauch­ kolben zurückholt, wodurch die Leitung geschlossen und der Druck in dem Leitungsabschnitt stromabwärts des Verschluß­ glieds und damit in dem Bremszylinder entladen wird.

Diese Lösung findet verbreitete Anwendung und entspricht im wesentlichen dem vorgegebenen Zweck, da sie das Blockieren der Räder und das Schleudern des Fahrzeugs verhindert. Ein Nachteil besteht jedoch darin, daß sie einen vollständigen ölhydraulischen Kreis benötigt, der seinerseits entsprechenden Raumaufwand erfordert, mit Kosten verbunden ist und eine komplizierte Konstruktion besitzt. Ein weiterer Nachteil der genannten Lösung besteht darin, daß sie in dem Übergangszeitpunkt in welchem das Verschlußglied des Ventils geschlossen wird, eine wenn auch geringfügige Absenkung des Bremsdrucks der gesamten Bremsanlage bewirkt.

Es wurde auch eine Antiblockiervorrichtung vorgeschlagen, die ein in die vom Hauptzylinder zum Bremszylinder führen­ de Bremsleitung eingefügtes Absperrventil sowie eine Aus­ dehnungskammer umfaßt, in der ein Kolben wirksam ist, der von einer schwachen Feder gespannt ist. Diese Kammer ist in einer Abzweigung der Bremsleitung angeordnet, die sich stromabwärts des Ventils befindet und die ihrerseits nor­ malerweise durch ein entsprechendes Ventil gesperrt ist. Ein Sensor zur Erfassung der Beschleunigung oder der Geschwindigkeit des Rades stellt fest, wann dieses zu gleiten beginnt und steuert die genannten Ventile in der Weise, daß die Leitung unterbrochen und ihr stromabwärts gelegener Abschnitt mit der Ausdehnungskammer verbunden wird. Auf diese Weise wird der Druck in dem Bremszylinder auf einen Wert herabgesetzt, der der Kraft der Feder ent­ spricht, und das praktisch nicht mehr gebremste Rad erhält wieder die gewünschte Haftung. Sobald Haftung gegeben ist, wird der Anfangszustand wieder stabilisiert, wobei die Bremswirkung wieder aufgenommen wird, zumindest solange, wie der Hauptbremszylinder nicht am Ende seines Hubes angelangt ist.

Diese Lösung ist unter gewissen Aspekten vorteilhaft, hat jedoch den Nachteil, daß man sich allmählich einem Zustand nähert, in dem sich die Bremswirkung erschöpft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anti­ blockiervorrichtung zu schaffen, die aufgrund ihrer struk­ turellen und funktionellen Eigenschaften den oben erwähn­ ten Anforderungen entspricht und gleichzeitig die dem Stand der Technik anhaftenden Nachteile beseitigt.

Diese Aufgabe wird bei einer Antiblockiervorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst durch eine Kammer, die stromabwärts des Unterbrecherventils mit der genannten Bremsleitung in Verbindung steht, einen in dieser Kammer bewegbaren Kolben, sowie in Abhängigkeit von dem genannten Gleitsignal kontinuierlich steuerbare Mittel zur Betäti­ gung des Kolbens.

Weitere Merkmale und Vorteile der Antiblockiervorrichtung gemäß vorliegender Erfindung ergeben sich aus der folgen­ den Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt eine schematische, teilweise geschnittene, Ansicht einer Kraftfahrzeugbremsanlage mit einer Antiblockiervorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 und 3 zeigen teilweise geschnittene schematische Ansichten der Antiblockiervorrichtung von Fig. 1 in zwei verschiedenen Betriebsphasen.

Mit 1 ist in den Zeichnungsfiguren global eine Kraftfahr­ zeugbremsanlage bezeichnet, die zum Abbremsen eines der Räder, z.B. eines Hinterrads, dient. Das betreffende Rad ist mit 2 bezeichnet.

Die Anlage 1 besitzt einen Hauptzylinder 3, der über ein Bremspedal 4 betätigbar ist, sowie einen Bremszylinder 5, der an einer Bremszange 6 montiert ist und auf eine an dem Rad 2 befestigte Bremsscheibe 7 einwirkt.

Mit 8 ist eine Bremsleitung bezeichnet, über die der Hauptzylinder 3 dem Bremszylinder unter Druck stehende Bremsflüssigkeit zuführt, um das Rad so in gewünschter Weise abzubremsen.

Die Anlage 1 umfaßt ferner eine Antiblockiervorrichtung 9, die bei sehr plötzlichem Bremsen oder beim Bremsen auf rutschigen Straßenabschnitten ein Blockieren des Rads 2 verhindert.

Die Antiblockiervorrichtung 9 umfaßt ein in der Leitung 8 angeordnetes Absperrventil 10, mit dem sich die Bremsflüs­ sigkeitszufuhr unterbrechen läßt. Das Absperrventil 10 ist ein an sich bekanntes Zweiwege-Elektroventil mit zwei Stellungen. Es ist in einem an dem Kraftfahrzeug befestig­ ten Trägerkörper 11 montiert und ist normalerweise geöff­ net. Es kann in seine Schließstellung überführt werden, in der es die Leitung 8 absperrt, indem seine Spule 12 über Leitungen 13, die an eine Steuereinheit 14 angeschlossen sind, erregt wird.

Die Antiblockiervorrichtung 9 umfaßt ferner einen Sensor 15, der einem sogenannten phonischen Rad 16 gegenüber liegt, das drehfest mit dem Rad 2 verbunden, z.B. auf einer der Halbachsen aufgekeilt ist. Der Sensor 15 ist über eine Leitung 17 mit der Steuereinheit 14 verbunden und erfaßt kontinuierlich die Beschleunigung des pho­ nischen Rades 16 und damit des Rades 2. Man erhält so ein kontinuierliches, das Gleiten des Rades 2 kennzeichnendes Signal. Dieses Gleitsignal wird in an sich bekannter Weise in der Steuereinheit 14 durch Vergleich mit einer Refe­ renzverzögerung gewonnen, die einem zuvor in die Steuer­ einheit eingegebenen Schwellenwert oder der Verzögerung des Kraftfahrzeugs entspricht, die sich auf der Basis der beispielsweise mit dem Tachometer ermittelten Fahrzeug­ geschwindigkeit ausrechnen läßt.

Weiter umfaßt die Antiblockiervorrichtung 9 eine zylindri­ sche Kammer 18, deren Achse mit X-X bezeichnet ist. Diese Kammer ist in dem Trägerkörper 11 ausgebildet und steht stromabwärts des Elektroventils 10 mit der Bremsleitung 8 in Flüssigkeitsverbindung. Mit anderen Worten, die Kammer 18 befindet sich auf derjenigen Seite der Leitung 8, die zwischen dem Elektroventil 10 und dem Bremszylinder 5 liegt.

In der Kammer 18 ist in ein Kolben 19 Richtung X-X unter Abdichtung bewegbar. Er steht unter der Einwirkung von Antriebsmitteln 20, die an dem Trägerkörper 10 montiert sind und ihrerseits unter dem Steuereinfluß des Gleit­ signals stehen.

Die Antriebsmittel 20 umfassen einen Elektromotor 21 und ein kinematisches Getriebe 23, das zwischen dem Motor 21 und dem Kolben 19 angeordnet ist.

Die mit Y-Y bezeichnete Achse des Elektromotors 21 ver­ läuft parallel zur Achse X-X. Der Elektromotor 21 ist über Leitungen 22 mit der Steuereinheit 14 verbunden.

Das kinematische Getriebe 23 umfaßt ein nicht umkehrbares Elementepaar 24, bestehend aus einer auf der Welle des Elektromotors 21 aufgekeilten und von diesem angetriebenen Schnecke 25 und einem Zahnsektor 26.

Dieser Zahnsektor 26 ist mit einem Endbereich in einem Stift 28 gelenkig gelagert, dessen Achse Z-Z senkrecht zu den Achsen X-X und Y-Y verläuft und sich in dem Endbereich befindet, der dem Bereich entgegengesetzt ist, in welchem er mit der Schnecke 25 kämmt. Der Zahnsektor 26 wirkt über einen Stößel 28, an dem er in seinem mittleren Bereich angreift, auf den Kolben 19 ein.

Eine von der Leitung 8 abzweigende Leitung 29 dient zur Zuführung von Bremsflüssigkeit zu einem (nicht dargestell­ ten) anderen Hinterrad. In der Leitung 29 ist vorteilhaf­ terweise eine weitere Antiblockiervorrichtung angeordnet, die der oben beschriebenen Antiblockiervorrichtung in allen Punkten gleicht.

Es ist noch darauf hinzuweisen, daß ähnliche Antiblockier­ vorrichtungen auch in den Bremsleitungen der Vorderräder angeordnet sein können.

In folgenden sei die Funktion der Antiblockiervorrichtung erläutert: Dabei wird von dem in Fig. 1 und 2 dargestell­ ten Anfangszustand ausgegangen, in dem die Bremsanlage sich in normalem Bremszustand befindet und in der Leitung 8 und in der Kammer 18 ein vorbestimmter Druck herrscht. In diesem Zustand ermittelt der Sensor 15 eine Verzögerung des Rades 2, die kleiner ist als die Referenzverzögerung, so daß das "Gleitsignal" den Wert Null hat.

Sobald das Fahrzeug auf einen vereisten Straßenabschnitt kommt und dadurch wegen beginnender Blockierung das Rad stark verzögert wird, stellt der Sensor diese Verzögerung fest, so daß in der Steuereinheit ein Gleitsignal erzeugt wird, durch das das Elektroventil 10 erregt wird. Dieses gelangt daraufhin in seine Unterbrechungsposition (Fig. 3) und bewirkt anschließend, daß der Elektromotor 21 an­ spricht und den Zahnsektor 26 in Richtung des Pfeiles P schwenkt, so daß der Kolben 19 in Richtung des Pfeiles G bewegt wird.

Daraufhin wird der Druck in der Kammer 18 und damit in der Leitung 8 herabgesetzt. Dies wiederum bewirkt eine Druck­ minderung in dem Bremszylinder 5, so daß die Bremswirkung des Rades verringert und die Haftung mit der Fahrbahn wieder hergestellt wird. In diesem Zustand wird das Gleit­ signal wieder zu Null, woraufhin der Elektromotor ein Steuersignal erhält, das ihn entgegengesetzter Richtung dreht, so daß der Druck in der Leitung wieder ansteigt und die Bremswirkung wieder aufgenommen wird. Wenn das Rad von neuem zu blockieren beginnt, bewirkt das in der Steuerein­ heit 14 kontinuierlich berechnete Gleitsignal eine erneute Betätigung des Motors 21 und damit eine erneute Herabset­ zung des Drucks, wodurch von neuem die Haftung des Rades herbeigeführt wird.

Das gleiche spielt sich bei einem abprupten Bremsvorgang aufgrund einer Schreckreaktion ab. Sobald das Elektroven­ til 10 durch das Gleitsignal erregt wird, beginnt der Funktionszyklus des Motors, wobei dieser zuerst in dem Sinne wirksam wird, daß das Gleitsignal auf Null zurück­ geführt, und dann die Bremsaktion zyklisch wieder stabili­ siert wird. Dadurch ist gewährleistet, daß die Haftung jeweils auf dem unter den gegebenen Straßenverältnissen größtmöglichen Wert gehalten wird. Dies kann sich so lange wiederholen, bis das Kraftfahrzeug steht.

Der Hauptvorteil der Antiblockiervorrichtung gemäß vorlie­ gender Erfindung besteht in der Einfachheit und Zuverläs­ sigkeit ihrer Konstruktion und ihrer Funktion, die gleich­ zeitig eine Bremswirkung gewährleistet, die konstant der unter den jeweiligen Straßenverhältnissen größtmöglichen Bremsleistung entspricht, bis das Fahrzeug steht.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß ein Fahrzeug, das an allen Rädern mit einer Antiblockiervorrichtung gemäß der Erfindung ausgestattet ist, nicht nur in optimaler Weise auf der Straße gehalten werden sondern auch optimal gelenkt werden kann.

Es ist dann noch auf die interne Sicherheit der Bremsvor­ richtung gemäß der Erfindung hinzuweisen. So hat ein eventueller Ausfall des Elektromotors oder der Steuerein­ heit keinen unerwünschten Druckabfall in der Bremsleitung zur Folge, da das nicht umkehrbare kinematische Räderpaar in diesem Betriebszustand für den Kolben eine positive mechanische Hemmung bildet und ihn in der Kammer in der Position hält, in der er sich gerade befindet.

Claims (4)

1. Antiblockiervorrichtung (9), insbesondere für eine Kraftfahrzeugbremsanlage (1), zur Verhinderung des Blockierens eines Rades (2),
mit einem Unterbrecherventil (10), das in einer Bremsflüssigkeit von einem Hauptzylinder (3) zu einem Bremszylinder (5) der Bremsanlage (1) führenden Bremslei­ tung angeordnet ist,
sowie mit einem Verzögerungssensor (15) für das genannte Rad (2) zur Gewinnung eines Gleitsignals für dieses Rad (2),
gekennzeichnet durch
eine Kammer (18), die stromabwärts des Unterbrecher­ ventils (10) mit der genannten Bremsleitung (8) in Verbin­ dung steht,
einen in dieser Kammer (18) bewegbaren Kolben (19),
sowie in Abhängigkeit von dem genannten Gleitsignal kontinuierlich steuerbare Mittel (20) zur Betätigung des Kolbens (19).

2. Antiblockiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel (20) einen Elektromotor (21) sowie ein zwischen diesem (21) und dem Kolben (19) verlaufendes kinematisches Getriebe (23) umfassen.

3. Antiblockiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das kinematische Getriebe (23) ein nicht umkehrbares Zahnradpaar (24) umfaßt.

4. Antiblockiervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht umkehrbare Zahnradpaar (24) aus einer Schnecke (25) und einem Zahnsektor (26) besteht, wobei die Schnecke (25) von dem Elektromotor (21) ange­ trieben ist und der Zahnsektor (26) über einen Stößel (28) auf den Kolben (19) einwirkt.