DE3939091A1 - Druckmodulator fuer eine fahrzeug-bremsanlage - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Druckmodulator nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon ein solcher Druckmodulator bekannt (DE-PS 34 37 994), welcher lediglich zum Abbau von Bremsdruck in der Radbremse vor­ gesehen ist, wenn das zugeordnete Rad beim Bremsen zum Blockieren neigt. Hierzu wird der Kolben entgegen der Kraft einer Rückstell­ feder zur Vergrößerung des Bremsdruckmittel-Aufnahmevolumens im Zylinder aus einer Minimalvolumen-Stellung heraus mit Hilfe des Spindeltriebes längsverschoben. Dieser ist nicht selbsthemmend ausgebildet. Es ist außerdem eine gesteuerte Wirbelstromkupplung zwischen dem Spindeltrieb und einem während des Druckmodulations­ vorganges ständig drehenden Antriebsmotor für den Druckmodulator vorgesehen. Zur Steuerung der Kupplung wird die von einem als Weggeber ausgebildeten Sensor ermittelte Stellung des Kolbens im Zylinder herangezogen, welche ein Maß für den Bremsdruckabbau darstellen soll. Die Rückstellung des Kolbens erfolgt bei dem bekannten Druckmodulator bei wirkungslos geschalteter Kupplung aufgrund der Wirkung der Rückstellfeder, welche eine Kupplungs­ hälfte, den Weggeber, den Spindeltrieb, die Kolbenstange und den Kolben bewegen sowie Druckmittel aus dem Zylinder verdrängen muß. Die Rückstellfeder muß daher beim Bremsdruck vermindernden Modula­ tionsvorgang relativ hohe Kräfte speichern, um eine sichere Kolben­ rückstellung zu erzielen. Zur Erfüllung seiner vorstehend beschrie­ benen Funktion ist der Druckmodulator relativ aufwendig ausgebildet. Außerdem erfordert die Steuerung der Wirbelstromkupplung aufwendige Maßnahmen, da auf diese wenigstens mittelbar vom Druckmittel hervor­ gerufene Kräfte, die Gegenkraft der Rückstellfeder, Reibungskräfte im Spindeltrieb sowie das Drehmoment des Antriebsmotors einwirken.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Druckmodulator mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er sich durch einen einfachen Aufbau mit geschlossenem Kraftfluß zwischen Antriebsmotor und Kolben auszeichnet und sowohl für den Blockierschutzbetrieb als auch zur Begrenzung von Antriebsschlupf angetriebener Räder des Fahrzeugs geeignet ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Druckmodulators möglich.

Die im Anspruch 2 gekennzeichnete Maßnahme ist insofern vorteilhaft, als der Kolben in antriebslosem Zustand eine stabile Stellung einnimmt, in der das im Zylinder eingeschlossene Druckmittelvolumen sich nicht ändert. Ein Ausfall des Antriebsmotors hat daher keine unkontrollierbaren Bewegungen des Kolbens zur Folge.

Mit der im Anspruch 3 angegebenen Ausgestaltung wird eine verschleißarme Zuordnung des Kolbens im Zylinder erzielt.

Durch die im Anspruch 4 offenbarte Ausbildung des Druckmodulators ist die Verwendung eines kleinbauenden, schnelldrehenden Antriebs­ motors möglich, dessen Regelung mit geringem Aufwand beherrschbar ist.

Die im Anspruch 5 gekennzeichnete Weiterbildung ermöglicht mit einfachen Mitteln eine Sensierung der Stellung des Kolbens, um diesen beim Abschluß eines Blockierschutz- oder Antrieb­ schlupf-Regelvorganges in die Grundstellung zurückzuführen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung verein­ facht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Druck­ modulator und Fig. 2 ein Schaltbild einer hydraulischen Fahr­ zeug-Bremsanlage mit den Radbremsen zugeordneten Druckmodulatoren.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Der in Fig. 1 geschnitten dargestellte Druckmodulator 10 weist ein mit einem Ventilblock 12 verbundenes Gehäuse 14 aus einem Gehäuse­ unterteil 16 und einem Gehäuseoberteil 18 auf. Mit dem Gehäuseunter­ teil 16 ist ein in den Ventilblock 12 eingreifender Zylinder 20 befestigt. In den Zylinder 20 mündet eine Anschlußbohrung 22 des Ventilblocks 12. Im Zylinder 20 ist ein Kolben 24 aufgenommen, welcher ventilblockseitig einen als Bremsdruckmittelspeicher 26 dienenden Zylinderraum begrenzt. Der im Zylinder 20 mit einem Dichtungsring 28 abdichtend aufgenommene Kolben 24 hat eine Kolben­ stange 30, die aus dem Zylinder 20 ragend eine Stirnwand 32 des Gehäuseoberteils 18 durchgreift. Dabei durchdringt die Kolbenstange 30 eine in die Stirnwand 32 eingefügte Führungsbuchse 34 mit einer Nut-Feder-Längsführung zur Sicherung der Kolbenstange 30 und des Kolbens 24 gegen Drehung.

Der innerhalb des Gehäuseunterteils 16 liegende Abschnitt des Zylinders 20 ist von einem walzenförmigen, als Hohlzylinder ausge­ bildeten Zahnrad 40 übergriffen. Das gleichachsig zum Zylinder 20 angeordnete Zahnrad 40 weist in einer ventilblockseitigen Innen­ bohrung 42 ein Innengewinde auf. Ebenso ist der Zylinder 20 umfangs­ seitig entlang seiner gesamten, innerhalb des Gehäuseunterteils 16 verlaufenden Erstreckung mit einem passenden Außengewinde versehen. Die Gewindegänge des Zylinders 20 und des walzenförmigen Zahnrades 40 greifen ineinander, so daß bei einer Drehung des Zahnrades dieses sich axial im Gehäuse 14 verschiebt. Der Zylinder 20 und das walzen­ förmige Zahnrad 40 bilden somit einen Spindeltrieb 44, welcher vor­ zugsweise ein sogenanntes Bewegungsgewinde hat. An seinem vom Ventilblock 20 abgewandten Boden 46 ist das walzenförmige Zahnrad 40 mit einer Drehführung 48 mit der Kolbenstange 30 verbunden. Die Drehführung 48 ist mittels eines Wälzlagers 50 geschaffen, welches radial und axial doppelseitig belastbar ist.

Parallel zum Zylinder 20 ist in das Gehäuseunterteil 16 ein elek­ trischer Antriebsmotor 52 eingefügt. An diesen ist ein Unter­ setzungsgetriebe 54 angesetzt, in welches der Antriebsmotor mit einem Zahnrad 56 eingreift. Das die relativ hohe Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors 52 herabsetzende Untersetzungsgetriebe 54 wiederum hat ein Abtriebszahnrad 58, das mit einem mit dem walzenförmigen Zahnrad 40 in Eingriff stehenden Zwischenrad 60 kämmt.

Eine vom elektrischen Antriebsmotor 52 erzeugte Drehung des walzen­ förmigen Zahnrades 40 hat somit dessen axiale Verlagerung zur Folge. In gleichem Maß werden vom walzenförmigen Zahnrad 40 die Kolben­ stange 30 und der Kolben 24 längsbewegt. Dabei verändert sich das Volumen des Druckmittelspeichers 26 in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung des Kolbens 24 bzw. von der Drehrichtung des Antriebsmotors 52. Der Druckmodulator 10 vermag daher bei einer Bewegung des Kolbens 24 in der Zeichnung nach links durch die Anschlußbohrung 22 vermehrt Druckmittel im Druckmittelspeicher 26 aufzunehmen, bei einer Bewegung des Kolbens 24 in der Zeichnung nach rechts dagegen Druckmittel durch die Anschlußbohrung 22 abzugeben. Diese Bewegungen führt der Kolben 24 von einer in der Zeichnung dargestellten Grundstellung aus, die im wesentlichen in der Mitte des Kolbenhubes liegt. Um bei eingeschaltetem Druckmodulator 10 die Stellung des Kolbens 24 erfassen zu können, sind am Gehäuse 14 zwei Stellungssensoren 62 und 64 in der Form von Induktionsgebern ange­ ordnet. Diese erfassen die Position des walzenförmigen Zahnrades 40 und damit indirekt wegen der formschlüssigen Verbindung zwischen dem Zahnrad und der Kolbenstange 30 auch die Stellung des Kolbens 24. Anstelle der beiden Sensoren 62 und 64 kann auch ein Wegsensor 66 in Form eines Potentiometergebers Verwendung finden, welcher, wie in Fig. 1 strichpunktiert dargestellt, mit einem an der Kolbenstange 30 befestigten Schleifer 68 zusammenwirkt.

Der nach dem Plunger-Prinzip arbeitende Druckmodulator 10 ist zur Verwendung in einer hydraulischen Fahrzeug-Bremsanlage 80 vorge­ sehen, wie diese schematisch in Fig. 2 dargestellt ist. Die Brems­ anlage 80 hat einen pedalbetätigbaren Hauptbremszylinder 82, von dem eine Hauptbremsleitung 84 für einen Bremskreis I und eine Haupt­ bremsleitung 86 für einen Bremskreis II ausgehen. Die Hauptbrems­ leitung 84 ist in zwei Bremsleitungen 88 und 90 verzweigt, welche jeweils zu Radbremsen 92 und 94 nicht dargestellter, angetriebener Räder einer Hinterachse des Fahrzeugs führen. Die Hauptbremsleitung 86 verzweigt sich ebenfalls in zwei Bremsleitungen 96 und 98 für Radbremsen 100 und 102 nicht dargestellter, antriebsloser Räder einer Fahrzeugvorderachse.

In der Bremsleitung 98 ist ein 2/2-Wegeventil 110 angeordnet. Dieses weist eine federbetätigbare Grundstellung a auf, in welcher das Wegeventil 110 zwischen dem Hauptbremszylinder 82 und der Radbremse 102 in beiden Richtungen durchgängig ist. Dagegen ist in der elektromagnetisch betätigbaren Schaltstellung b des Wegeventils 110 die Bremsleitung 98 unterbrochen. Parallel zum 2/2-Wegeventil 110 ist in einer Bypass-Leitung 112 ein Rückschlagventil 114 angeordnet, welches lediglich eine Druckmittelströmung von der Radbremse 102 zum Hauptbremszylinder 82 zuläßt.

Zwischen dem 2/2-Wegeventil 110 und der Radbremse 102 ist an die Bremsleitung 98 ein Druckmodulator 10 der vorausgehend ausführlich beschriebenen Art geschaltet. Dabei steht die Bremsleitung 98 über die Anschlußbohrung 22 mit dem durch den Kolben 24 begrenzten Druck­ mittelspeicher 26 in Verbindung. Dem Druckmodulator 10 ist symbol­ haft ein die Stellung des Kolbens 24 erfassender Stellungssensor 62, 64 zugeordnet. Außerdem ist im Bereich der Radbremse 102 ein Rad­ sensor 116 dargestellt, mit dem das Drehverhalten des der Radbremse zugeordneten Rades der Vorderachse erfaßt wird. Signale der Stellungssensoren 62, 64 sowie des Radsensors 116 werden einem elektronischen Steuergerät 120 zugeleitet, welches Steuersignale an den Antriebsmotor 52 des Druckmodulators 10 und an das 2/2-Wege­ ventil 110 zu geben vermag. In identischer Weise ist die Brems­ leitung 96 der Radbremse 102 im Bremskreis II ausgestattet.

Zusätzlich zu der Ausgestaltung des Bremskreises II befindet sich bei sonst identischer Ausbildung der den Radbremsen 92 und 94 des Bremskreises I zugeordneten Teilbremsanlage in der Bypass-Leitung 112 ein zweites 2/2-Wegeventil 122. Dieses ist in seiner feder­ betätigbaren Grundstellung a in Abhängigkeit vom Rückschlagventil 114 in Richtung von der Radbremse 92 zum Hauptbremszylinder 82 durchgängig. In der vom Steuergerät 120 schaltbaren, elektro­ magnetisch betätigbaren Schaltstellung b ist das Wegeventil 122 gesperrt. Außerdem ist parallel zur Bypass-Leitung 112 eine weitere Leitung 124 angeordnet. In diese Leitung 124 ist ein drittes 2/2-Wegeventil 126 und ein zweites Rückschlagventil 128 geschaltet.

Da das Rückschlagventil 128 lediglich Druckmittel vom Hauptbrems­ zylinder 82 zur Radbremse 92 durchläßt, ist das Wegeventil 126 in seiner federbetätigbaren Grundstellung a in der gleichen Strömungs­ richtung durchgängig. In seiner vom Steuergerät 120 schaltbaren, elektromagnetisch betätigbaren Schaltstellung b sperrt das Wege­ ventil 126 den Durchfluß von Druckmittel.

Die den einzelnen Bremsleitungen 88, 90, 96 und 98 der Fahr­ zeug-Bremsanlage 80 zugeordneten Druckmodulatoren 10 und Wegeventile 110 bilden in Verbindung mit den Radsensoren 116 und dem elek­ tronischen Steuergerät 120 eine Einrichtung 130 zum Verhindern des Blockierens der Fahrzeugräder beim Bremsen. Durch die Ausstattung des den angetriebenen Fahrzeugrädern zugeordneten Bremskreises I mit zusätzlichen Wegeventilen 122 und 126 sowie Rückschlagventil 128 wird die Einrichtung 130 dahingehend ergänzt, daß sie auch zur Regelung von Antriebsschlupf beim Anfahren und Beschleunigen des Fahrzeugs geeignet ist.

Die Wirkungsweise der hydraulischen Fahrzeug-Bremsanlage 80 ist folgende:
Bei einer vom Fahrer ausgelösten Bremsung nehmen sämtliche 2/2-Wege­ ventile 110, 122 und 126 ihre Grundstellung a ein. Der Kolben 24 des Druckmodulators 10 befindet sich ebenfalls in seiner Grundstellung. Druckmittel kann daher aus dem Hauptbremszylinder 82 durch die Bremsleitungen 88, 90, 96 und 98 zu den Radbremsen 92, 94, 100 und 102 strömen.

Erkennt das elektronische Steuergerät 120 aufgrund der Signale des z. B. der Radbremse 102 zugeordneten Radsensors 116 eine Blockier­ neigung des zugehörigen Fahrzeugrades, so schaltet es das 2/2-Wege­ ventil 110 in seine sperrende Schaltstellung b. Gleichzeitig setzt es den elektrischen Antriebsmotor 52 des Druckmodulators 10 zur Ver­ größerung des Volumens des Druckmittelspeichers 26 in Betrieb, so daß zur Bremsdruckabsenkung der Radbremse 102 Druckmittel entzogen und im Druckmittelspeicher aufgenommen wird. Zum Konstanthalten eines bestimmten, das Raddrehverhalten stabilisierenden Bremsdruck­ niveaus setzt das Steuergerät 120 den Antriebsmotor 52 des Druck­ modulators 10 still. Bei stabilisiertem Raddrehverhalten wird der Antriebsmotor 52 des Druckmodulators 10 in seiner anderen Drehrich­ tung in Betrieb gesetzt, was zu einer Verkleinerung des Volumens des Druckmittelspeichers 26 und somit zu einer Zunahme von Druckmittel in der Radbremse 102 führt, um den Bremsdruck wieder anzuheben. Eine Rückwirkung auf das vom Fahrer belastete Bremspedal tritt dabei nicht auf.

Bei einer Blockierneigung im Falle des der Radbremse 92 im Brems­ kreis I zugeordneten Rades schaltet das elektronische Steuergerät 120 die 2/2-Wegeventile 110 und 126 in ihre sperrende Schalt­ stellung. Das 2/2-Wegeventil 122 verbleibt dagegen in seiner Grund­ stellung a, in welcher das Rückschlagventil 114 jedoch weiteren Bremsdruckaufbau durch den Hauptbremszylinder 182 unterbindet. Das Steuergerät 120 regelt, wie vorstehend im Falle der Radbremse 102 beschrieben, den Bremsdruck durch Volumenänderung im Druckmittel­ speicher 26 des der Radbremse 92 zugeordneten Druckmodulators 10.

Beim Auftreten von Antriebsschlupf an dem der Radbremse 92 zuge­ ordneten, angetriebenen Fahrzeugrad werden die 2/2-Wegeventile 110 und 122 vom Steuergerät 120 in ihre den Druckmittelfluß sperrende Schaltstellung b geschaltet. Das 2/2-Wegeventil 126 verbleibt dagegen in seiner Grundstellung a. Der Druckmodulator 10 in der Bremsleitung 88 stößt nun durch entsprechende Ansteuerung seines Antriebsmotors 52 Druckmittel aus dem Druckmittelspeicher 26 in die Radbremse 92 aus und baut dort einen Bremsdruck auf, aufgrund dem der Schlupf am entsprechenden Rad abgebaut wird. Dabei wird ein Wirksamwerden des vom Druckmodulator 10 erzeugten Druckes im Haupt­ bremszylinder 82 durch die sperrende Wirkung des Rückschlagventiles 128 unterbunden. Für eine Einsteuerung von im Hauptbremszylinder 82 für eine Fahrzeugbremsung erzeugtem Bremsdruck ist dagegen das Rück­ schlagventil 128 durchgängig.

Claims (5)

1. Druckmodulator (10) nach dem Plunger-Prinzip für eine hydrau­ lische Fahrzeug-Bremsanlage (80) mit einer Einrichtung (130) zum Verhindern des Blockierens der Räder beim Bremsen, mit den folgenden Merkmalen:

• a) ein Druckmittel enthaltender Zylinder (20) ist an eine einen Hauptbremszylinder (82) und eine Radbremse (92) verbindende Bremsleitung (88) angeschlossen,
• b) ein im Zylinder (20) abdichtend angeordneter Kolben (24) ist mit seiner aus dem Zylinder ragenden Kolbenstange (30) mit einem Spindeltrieb (44) längsverschiebbar verbunden,
• c) der Spindeltrieb (44) ist mit einem elektrischen Antriebsmotor (52) antreibbar,
• d) die Stellung des Kolbens (24) ist durch wenigstens einen Sensor (62, 64) erkennbar, dessen Signal in einem Steuergerät (120) der Einrichtung auswertbar ist, gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:
• e) der Kolben (24) nimmt bei unwirksamer Einrichtung (130) eine Grundstellung ein, die im wesentlichen in der Mitte des Kolben­ hubs liegt,
• f) der Kolben (24) ist an seiner Kolbenstange (30) mit einem walzen­ förmigen, den Zylinder (20) übergreifenden Zahnrad (40) ver­ bunden,
• g) als Spindeltrieb (44) ist das walzenförmige Zahnrad (40) auf dem umfangsseitig Gewinde aufweisenden Zylinder (20) längsbewegbar geführt,
• h) der in Abhängigkeit vom Raddrehverhalten steuerbare Antriebsmotor (52) greift mit einem Zahnrad (56) wenigstens mittelbar am walzenförmigen Zahnrad (40) an.

2. Druckmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem walzenförmigen Zahnrad (40) und dem Zylinder (20) selbsthemmend ist.

3. Druckmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (30) unverdrehbar längsgeführt ist und mit dem walzen­ förmigen Zahnrad (40) über eine Drehführung (48) in Verbindung steht.

4. Druckmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem walzenförmigen Zahnrad (40) und dem Zahnrad (56) des Antriebsmotors (52) ein Untersetzungsgetriebe (54) angeordnet ist.

5. Druckmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstellung mittelbar durch wenigstens einen die Position des walzenförmigen Zahnrads (40) erfassenden Induktionssensor (62, 64) überwachbar ist.