DE4016756A1

DE4016756A1 - Bremsdruckregelvorrichtung

Info

Publication number: DE4016756A1
Application number: DE19904016756
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Reinartz; Peter Dr Volz; Erhard Beck
Original assignee: Alfred Teves GmbH
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1990-05-25
Filing date: 1990-05-25
Publication date: 1991-11-28

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsdruckregelvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Antiblockierregelsystem (ABS) und/oder einem Antriebsschlupfregelsystem (ASR), die mit einem fluidischen, insbesondere hydraulischen, Druckmittel arbeitet, bestehend aus einem Hauptzylinder, einem oder mehreren Radzylindern für Radbremsen, einem mehrere Ventilelemente umfassenden Druckmodulator für die Veränderung des hydraulischen Drucks in den Radzylindern der Radbremsen während eines Bremsdruckregelmodus, mindestens einer motorgetriebenen Pumpe zur Erzeugung eines fluidischen, insbesondere hydraulischen, Drucks, einem elektronischen Regler.

Gattungsgemäß geht der Gegenstand der Erfindung von Bremsanlagen aus, wie sie beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift 37 31 603 beschrieben werden.

Derartige Bremsanlagen sind mit einem Antiblockierregelsystem und/oder Antriebsschlupfregelsystem ausgerüstet. Sie weisen eine oder zwei Hilfspumpen auf. Diese Hilfspumpen fördern während des Antiblockierregelmodus Druckmittel in einen Druckmodulator. Der Druckmodulator umfaßt mehrere hydraulische Ventile. Insbesondere sind im Druckmodulator Ein- und Auslaßventile vorgesehen, die bestimmten Radzylindern zugeordnet sind.

Die Treiberstufe des elektronischen Reglers steuert diese Ein- und Auslaßventile entsprechend dem im Regler installierten Regelalgorithmus. Bei geöffnetem Auslaßventil und geschlossenem Einlaßventil wird eine Druckabbauphase im Radzylinder erzeugt. Bei geschlossenem Einlaßventil und geschlossenem Auslaßventil kommt es zu einer Druckkonstanthaltephase. Bei geöffnetem Einlaßventil und geschlossenem Auslaßventil wird eine Druckwiederaufbauphase erreicht.

Es sind weiterhin hydraulische Schaltungen beschrieben worden, bei denen das Einlaßventil eine Drosselwirkung aufweist. Siehe hierzu die deutsche Patentanmeldung P 39 19 842.1.

In dieser Patentanmeldung wird eine blockiergeschützte, hydraulische Bremsanlage für ein Fahrzeug mit einem Hauptzylinder, einem Druckmittelsammler, mindestens einer Radbremse, die über eine Bremsleitung mit dem Hauptbremszylinder und über eine Rücklaufleitung mit dem Druckmittelsammler in Verbindung steht, einem elektromagnetisch betätigten Auslaßventil, das in die Rücklaufleitung eingeführt ist, und in seiner Ruhestellung die Rücklaufleitung sperrt und in seiner Schaltstellung die Rücklaufleitung freigibt, einem Drosselventil, das in die Bremsleitung eingesetzt ist und zwei Schaltstellungen aufweist, wobei in der ersten Schaltstellung eine ungedrosselte und in der zweiten Schaltstellung eine gedrosselte Verbindung zwischen der Radbremse und dem Hauptbremszylinder existiert, einer Pumpe, die aus dem Druckmittelsammler Druckmittel ansaugt und über eine Druckleitung in den Hauptzylinder fördert, dem Sensor zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit des abzubremsenden Rades und einer elektronischen Auswerteeinheit, die das Sensorsignal auswertet und Schaltsignale für den Pumpenantrieb und das Auslaßventil erzeugt, beschrieben.

In der genannten deutschen Patentanmeldung wird vorgeschlagen, daß das Drosselventil mittels einer Steuerleitung an den Ausgang der Pumpe angeschlossen ist, so daß der Druck am Ausgang der Pumpe das Drosselventil von der ersten in die zweite Schaltstellung setzt.

Die deutsche Patentanmeldung Nr. P 39 19 842.1. gilt nach § 3, Absatz 2, Patentgesetz, als Stand der Technik.

Während des Regelmodus wird beim Gegenstand der soeben genannten deutschen Patentanmeldung in die Einlaßleitung zum Radzylinder ein Drosselventil geschaltet. Während des Regelmodus wird durch die Pumpen über dieses Drosselventil Druckmittel in den Radzylinder gefördert.

Es kommt zu einem Druckwiederaufbau im Radzylinder, wie er in Fig. 1 der vorliegenden Beschreibung durch die Teile 1 und 2 des Diagramms "Radzylinderdruck über Zeit" dargestellt ist. Die Teile 3, 4 und 5 zeigen den Druckabbau, der durch das Öffnen der Auslaßventile erzielt wird.

Bei den Auslaßventilen handelt es sich um elektromagnetisch betätigbare Ventile, die stromlos geschlossen sind (SG-Ventile). Nach dem Stand der Technik werden diese SG-Ventile durch einen elektronischen Regler angesteuert.

Der Erfindung liegen folgende Aufgaben zugrunde:

Während des Regelmodus in der Druckwiederaufbauphase soll ein genau definierter und konstanter Druckmittelstrom in den Radzylinder gefördert werden. Dieser Druckmittelstrom soll unabhängig sein von dem momentan auftretenden Hauptzylinder- und/oder Pumpendruck. Es soll insbesondere ein konstanter Nennstrom, das heißt eine konstante Menge Druckmittel pro Zeiteinheit, eingehalten werden. Dadurch soll sich der Verlauf des Druckgradienten während der Druckwiederaufbauphase genau definieren lassen. Es soll insbesondere durch die Erfindung sichergestellt werden, daß ein Nennstrom mit möglichst geringen Abweichungen von seinem Sollwert erzielt wird.

Die gestellten Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druckmodulator ein Strombegrenzungsventil umfaßt, das in der Einlaßleitung zum Radzylinder angeordnet ist und den Druckmittelstrom zum Radzylinder während der Druckwiederaufbauphase im Bremsdruckregelmodus begrenzt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Strombegrenzungsventil eine bewegliche Membran aufweist, die in der Einlaßleitung zum Radzylinder angeordnet ist, auf ihrer ersten Seite durch den Hauptzylinder- und/oder Pumpendruck beaufschlagt wird, auf ihrer zweiten gegenüberliegenden Seite durch den Radzylinderdruck und eine Feder beaufschlagt wird, wobei der von der Feder auf die Membran geäußerte Kraftvektor demjenigen Kraftvektor entgegengerichtet ist, der durch den Hauptzylinder- und/oder Pumpendruck der Membran aufgeprägt wird, daß das Strombegrenzungsventil eine Blende aufweist, deren Öffnung den auf der ersten Seite der Membran angeordneten Druckraum (Hauptzylinder-Pumpen-Druckraum) mit dem auf der zweiten Seite der Membran angeordneten Druckraum (Radzylinder-Druckraum) verbindet, daß die Membran ein Strömungsbegrenzungsorgan bewegt, das einen variierbaren Strömungsquerschnitt innerhalb der Einlaßleitung zum Radzylinder bildet.

Eine besonders kostengünstige Ausgestaltung wird dadurch erreicht, daß die Membran vorzugsweise im Bereich ihres äußeren Rands zwischen zwei Bauteilen, vorzugsweise Gehäuseteilen, eingespannt angeordnet ist.

Alternativ kann vorgesehen werden, daß die Membran vorzugsweise im Bereich ihres äußeren Rands zwischen zwei Bauteilen eines verschiebbaren Kolbens eingespannt angeordnet ist.

Eine platzsparende Lösung besteht darin, daß die Blende in der Membran angeordnet ist.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Blende in einer Bypassleitung angeordnet ist, die den Hauptzylinder-Pumpen- Druckraum und den Radzylinder-Druckraum verbindet.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, daß die Blende in einem mit der Membran verbundenen und zusammen mit ihr beweglichen Bauteil, das insbesondere kolbenförmig ausgebildet ist, angeordnet ist.

Eine kostensparende Lösung besteht darin, daß das Strömungsbegrenzungsorgan ein Teil der Membran ist, das durch seine Bewegungen zusammen mit einem stationären Bauteil, insbesondere einer Steuerkante, einen variierbaren Strömungsquerschnitt bildet.

Insbesondere für den Fall, daß die Blende in einer Bypassleitung angebracht wird, wird vorgeschlagen, daß das Strömungsbegrenzungsorgan mit der Membran verbunden ist und insbesondere die Form eines Kolbens aufweist, daß das Strömungsbegrenzungsorgan von der Membran bewegt, den Mündungsquerschnitt der Bypassleitung, die den Hauptzylinder- Pumpen-Druckraum mit dem Radzylinder-Druckraum verbindet, überfährt und einen variierbaren Strömungsquerschnitt bildet.

Eine gedrängte Bauweise wird dadurch erreicht, daß das Strömungsbegrenzungsorgan mit der Membran verbunden ist und insbesondere die Form eines Kolbens aufweist, daß das Strömungsbegrenzungsorgan von der Membran in den Radzylinder-Druckraum hineinbewegt wird und dort mit einer stationären Steuerkante einen variierbaren Strömungsquerschnitt bildet.

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:

Die gestellten Aufgaben werden gelöst. Es wird in der Druckwiederaufbauphase im Regelmodus ein genau definierter Druckanstiegsgradient im Radzylinder erreicht, und zwar durch einen weitgehend konstanten Nennstrom des Druckmit tels.

Die mit der Erfindung erzielte Stromregelung ist hysteresearm. Sie funktioniert auch bei groberen Toleranzen.

Durch grobere Toleranzen wird die Herstellung kostengünstiger. Das bekannte als Stromlos-Offen-Ventil ausgebildete Einlaßventil, der für die Steuerung dieses Einlaßventils des Standes der Technik notwendige Teil des Kabelbaums und die für die Schaltung dieses Einlaßventils notwendigen Treiberstufe im elektronischen Regler werden durch die Erfindung eingespart.

Hohe und variierende Hauptzylinderdrücke, beziehungsweise hohe und variierende Pumpendrücke, haben auf die Zufuhr von konstanten Druckmittelvolumen pro Zeiteinheit zum Radzylinder, und damit auf den Druckgradienten im Radzylinder während der Druckwiederaufbauphase, keinen Ein fluß.

Weitere Einzelheiten der Erfindung, der Aufgabenstellung und der erzielten Vorteile sind der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung zu entnehmen.

Diese Ausführungsbeispiele werden anhand von vier Figuren erläutert.

Die Fig. 1 zeigt das Diagramm "Radzylinderdruck über Zeit".

Die Fig. 2 bis 4 zeigen drei Ausführungsbeispiele der Erfindung.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung wird von einem Stand der Technik ausgegangen, wie er sich in Form der oben zitierten Schriften darstellt.

Die Beschreibungen und die Figuren dieser Schriften können zur Erläuterung der Ausgangsbasis für die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung herangezogen werden.

Bremsdruckregelvorrichtungen für die Antiblockierregelung, die mit einem Drosselventil in der Einlaßleitung zum Radzylinder während des Regelmodus arbeiten, zeigen im allgemeinen ein Diagramm "Radzylinderdruck über Zeit", wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Auf der Abszisse 6 sind die Zeiteinheiten und auf der Ordinate 7 ist der Druck im Radzylinder eingetragen.

Bis zum Punkt 8 zeigt das Diagramm den Normalbremsmodus. Im Punkt 8 beginnt der Regelmodus. Durch Öffnen des Auslaßventils, siehe hierzu den oben genannten Stand der Technik, fällt der Druck im Radzylinder ab, und zwar entsprechend der Linie 3.

Im Punkt 9 beginnt die Druckwiederaufbauphase. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung befaßt sich insbesondere mit dieser Druckwiederaufbauphase, die im Diagramm der Fig. 1 durch die Linien 1, 2 dargestellt ist. Es ist Ziel der Erfindung, daß der Druckaufbaugradient in dieser Phase genau definiert und konstant ist.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine definierte Menge an Druckmittelvolumen pro Zeiteinheit in den Radzylinder gefördert wird. Dazu wird ein Strombegrenzungsventil vorgeschlagen, wie es in drei Ausführungsformen in den Fig. 2 bis 4 dargestellt ist.

Die Fig. 2 bis 4 sind Schnittdarstellungen von Ventilaggregaten mit einem Gehäuse, bestehend aus zwei Gehäuseteilen. Zur Vereinfachung ist nur die obere Hälfte bis zur Mittellinie dargestellt. Die Mittellinie trägt in den Fig. 2 bis 4 die Bezugsziffer 10.

In den Fig. 2 bis 4 klemmen die Gehäuseteile 11, 12 den äußeren Rand 13 einer in Axialrichtung beweglichen Membran ein. Die Membran trägt in ihrer Gesamtheit die Bezugsziffer 14. In den Fig. 2 bis 4 ist auf der linken Seite in bezug auf die Membran ein Druckraum angeordnet, der mit dem Hauptzylinder, beziehungsweise mit der Pumpe, in Verbindung steht. Dieser Druckraum wird weiterhin als Hauptzylinder-Pumpen-Druckraum 15 bezeichnet.

In den Fig. 2 bis 4 in Hinsicht auf die Membran rechts ist ein Druckraum angeordnet, der mit dem Radzylinder in Verbindung steht und weiterhin als Radzylinder-Druckraum 16 bezeichnet wird.

Die Membran wird durch die Feder 17 in Richtung des Pfeils 18 beaufschlagt.

Es folgt die Beschreibung der Wirkungsweise des Gegenstands der Fig. 2:

Die durch eine Platte 25 verstärkte Membran 14 ist, wie dargestellt, axial beweglich. Von der jeweiligen Position der Membran abhängig ist die Größe des Strömungsquerschnitts zwischen dem Teil 19 der Membran und der Kante 20 des Gehäuseteils 11.

Bei der initialen Druckerhöhung im Hauptzylinder-Pumpen- Druckraum bewegt sich die Membran nach rechts entgegen der Federkraft. Über die Blende 21 in Fig. 2 fließt gleichzeitig aufgrund des höheren Drucks im Hauptzylinder-Pumpen- Druckraum Druckmittel vom Hauptzylinder-Pumpen-Druckraum auf die rechte Seite der Membran.

Auf der rechten Seite der Membran wird durch das nachfließende Druckmittel Druck aufgebaut, der die Kraft der Feder 17 unterstützt.

Nachdem eine bestimmte Differenz der hydraulischen Drücke links und rechts der Membran erreicht ist, kommt es zu momentanen Gleichgewichtssituationen der Kräfte, die von links und rechts auf die Membran wirken. In diesen Situationen nimmt die Membran bestimmte Positionen ein. Damit werden bestimmte Strömungsquerschnitte zwischen dem Teil 19 und der Kante 20 gebildet. Es liegt ein Regelvorgang vor, der dazu führt, daß nach Überschreiten der genannten Differenz der hydraulischen Drücke links und rechts der Membran die Durchflußmenge zum Radzylinder auf einen konstanten "Nennstrom" begrenzt wird.

Dieser Nennstrom (Druckmittelmenge pro Zeiteinheit) ist unabhängig von einer weiteren Druckerhöhung im Hauptzylinder- Pumpen-Druckraum. Die Größe des Nennstroms kann durch konstruktive Parameter definiert werden.

Es ist somit der Effekt eines Strombegrenzungsventils erreicht worden, bei dem von vorneherein der Nennstrom durch konstruktive Maßnahmen festgelegt werden kann.

In der Praxis ist die Membran durch die sich ständig ändernden Druckverhältnisse in ständiger axialer Bewegung, um die jeweilige momentane Gleichgewichtsposition einzunehmen. Das heißt der Strömungsquerschnitt zwischen dem Teil 19 der Membran und der Steuerkante 20 ändern sich permanent. In der Praxis kommt es also zu einem Schnüffelvorgang und damit verbunden zu einem Pendeln um die theoretische Nennstromgröße.

Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß dieses Pendeln durch den Einsatz konstruktiver Maßnahmen sich nur in engen Toleranzen vollzieht.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist in den beiden Gehäuseteilen 11, 12 ein Bypasskanal 22 vorgesehen. Im Bypasskanal ist die Blende 23 angeordnet. Ein kolbenartiges Bauteil 24 ist nach dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 durch sein pilzförmiges Kopfende 26 mit der Membran 14 verbunden.

Bei der initialen Bewegung der Membran nach rechts überfährt die Steuerkante 27 des Bauteils 24 den Mündungsquerschnitt 28 des Bypasskanals teilweise. Es regelt sich auch hier anschließend ein konstanter Druckmittelstrom (Nennstrom) ein, und zwar sobald eine bestimmte Differenz der hydraulischen Drücke links und rechts der Membran überschritten wird, siehe hierzu die Funktionsbeschreibung für Fig. 2.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist die Blende in einem kolbenförmigen Bauteil 30 untergebracht. Die Blende selbst trägt die Bezugsziffer 29. Sie ist am Ende eines Kanals 31 angeordnet. Der Kolben 30 weist eine konische Endfläche 32 auf, die zusammen mit der Steuerkante 33 des Gehäuseteils 11 einen variierbaren Strömungsquerschnitt für das Druckmittel bildet.

Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 erläutert, regelt sich auch hier bei Überschreiten einer bestimmten hydraulischen Druckdifferenz links und rechts der Membran ein konstanter Nennstrom des Druckmittels ein, der unabhängig von einer Druckerhöhung im Hauptzylinder-Pumpen-Druckraum ist.

Durch den beschriebenen, vom Druck im Hauptzylinder und/oder vom Druck der Pumpe unabhängigen und konstanten Nennstrom für den Radzylinder wird ein genau definierbarer Druckerhöhungsgradient im Radzylinder während der Druckwiederaufbauphase innerhalb des Antiblockierregelmodus erreicht.

Liste der Einzelteile

1 Teil, Linie
2 Teil, Linie
3 Teil, Linie
4 Teil, Linie
5 Teil, Linie
6 Abszisse
7 Ordinate
8 Punkt
9 Punkt
10 Mittellinie
11 Gehäuseteil
12 Gehäuseteil
13 äußerer Rand
14 Membran
15 Hauptzylinder-Pumpen-Druckraum
16 Radzylinder-Druckraum
17 Feder
18 Pfeil
19 Teil
20 Steuerkante
21 Blende
22 Bypasskanal
23 Blende
24 kolbenartiges Bauteil
25 Platte
26 pilzförmiges Kopfende
27 Steuerkante
28 Mündungsquerschnitt
29 Blende
30 Bauteil, Kolben
31 Kanal
32 Endfläche, Konus
33 Steuerkante

Claims

1. Bremsdruckregelvorrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Antiblockierregelsystem (ABS) und/oder einem Antriebsschlupfregelsystem (ASR), die mit einem fluidischen, insbesondere hydraulischen, Druckmittel arbeitet, bestehend aus einem Hauptzylinder, einem oder mehreren Radzylindern für Radbremsen, einem mehrere Ventilelemente umfassenden Druckmodulator für die Veränderung des hydraulischen Drucks in den Radzylindern der Radbremsen während eines Bremsdruckregelmodus, mindestens einer motorgetriebenen Pumpe zur Erzeugung eines fluidischen, insbesondere hydraulischen, Drucks, einem elektronischen Regler, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmodulator ein Strombegrenzungsventil umfaßt, das in der Einlaßleitung zum Radzylinder angeordnet ist und den Druckmittelstrom zum Radzylinder während der Druckwiederaufbauphase im Bremsdruckregelmodus begrenzt.

2. Bremsdruckregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Strombegrenzungsventil eine bewegliche Membran (14) aufweist, die in der Einlaßleitung zum Radzylinder angeordnet ist, auf ihrer ersten Seite durch den Hauptzylinder- und/oder Pumpendruck beaufschlagt wird, auf ihrer zweiten gegenüberliegenden Seite durch den Radzylinderdruck und eine Feder (17) beaufschlagt wird, wobei der von der Feder auf die Membran geäußerte Kraftvektor demjenigen Kraftvektor entgegengerichtet ist, der durch den Hauptzylinder- und/oder Pumpendruck der Membran aufgeprägt wird, daß das Strombegrenzungsventil eine Blende (21) aufweist, deren Öffnung den auf der ersten Seite der Membran angeordneten Druckraum (Hauptzylinder-Pumpen-Druckraum) (15) mit dem auf der zweiten Seite der Membran angeordneten Druckraum (Radzylinder-Druckraum) (16) verbindet, daß die Membran ein Strömungsbegrenzungsorgan bewegt, das einen variierbaren Strömungsquerschnitt innerhalb der Einlaßleitung zum Radzylinder bildet.

3. Bremsdruckregelvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14) vorzugsweise im Bereich ihres äußeren Rands zwischen zwei Bauteilen, vorzugsweise Gehäuseteilen (11, 12), eingespannt angeordnet ist.

4. Bremsdruckregelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14) vorzugsweise im Bereich ihres äußeren Rands zwischen zwei Bauteilen eines verschiebbaren Kolbens eingespannt angeordnet ist.

5. Bremsdruckregelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (21) in der Membran (14) angeordnet ist.

6. Bremsdruckregelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (23) in einer Bypassleitung (22) angeordnet ist, die den Hauptzylinder-Pumpen-Druckraum (15) und den Radzylinder-Druckraum (16) verbindet.

7. Bremsdruckregelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (29) in einem mit der Membran (14) verbundenen und zusammen mit ihr beweglichen Bauteil (30), das insbesondere kolbenförmig ausgebildet ist, angeordnet ist.

8. Bremsdruckregelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsbegrenzungsorgan ein Teil (19) der Membran (14) ist, das zusammen mit einem stationären Bauteil, insbesondere einer Steuerkante (20), einen variierbaren Strömungsquerschnitt bildet.

9. Bremsdruckregelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsbegrenzungsorgan mit der Membran (14) verbunden ist und insbesondere die Form eines Kolbens (30) aufweist, daß das Strömungsbegrenzungsorgan von der Membran bewegt, den Mündungsquerschnitt (28) einer Bypassleitung (22), die den Hauptzylinder-Pumpen-Druckraum (15) mit dem Radzylinder- Druckraum (16) verbindet, überfährt und einen variierbaren Strömungsquerschnitt bildet.

10. Bremsdruckregelvorrichtung nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsbegrenzungsorgan mit der Membran verbunden ist und insbesondere die Form eines Kolbens aufweist, daß das Strömungsbegrenzungsorgan von der Membran in den Radzylinder-Druckraum hineinbewegt wird und dort mit einer stationären Steuerkante einen variierbaren Strömungsquerschnitt bildet.