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Title:
ANTILOCK BRAKING SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1990/005657
Kind Code:
A1
Abstract:
An antilock braking system (ABS) comprises a valve (20) arranged on the path of the hydraulic fluid between the master cylinder (10) and a brake cylinder (18). In order to obtain a rapid increase in braking pressure in the brake cylinder (18) during braking without ABS control and a limited increase in pressure during braking with ABS control, a valve (20) comprising a floating piston (50) is arranged in the hydraulic connecting line (14, 14', 14'') between the master cylinder and the brake cylinder and is acted on on one side by the pressure of the hydraulic fluid in the master cylinder (10) and on the other side by the pressure of the hydraulic fluid in the brake cylinder (18). The floating piston (50) controls a valve in such a way that when the pressure in the master cylinder (10) exceeds the pressure in the brake cylinder (18) by a predetermined value, only a restricted flow can pass through the valve (20). During braking without ABS control, the valve (20) is open, thus allowing a non-restricted flow from the master cylinder (10) to the brake cylinder (18).

Inventors:
Pickenhahn, Josef
Application Number:
PCT/EP1989/001339
Publication Date:
May 31, 1990
Filing Date:
November 09, 1989
Export Citation:
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Assignee:
LUCAS INDUSTRIES PUBLIC LIMITED COMPANY PICKENHAHN, Josef.
International Classes:
B60T8/42; B60T8/50; (IPC1-7): B60T8/42; B60T8/50
Foreign References:
EP0171901A1
US4099793A
GB2172946A
US3866983A
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 11, no. 146 (M-587)(2593) 13 Mai 1987, & JP-A-61 282158 (TOYOTA) 12 Dezember 1986, siehe das ganze Dokument
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 12, no. 302 (M-732)(3149) 17 August 1988, & JP-A-63 078862 (AISIN SEIKI) 08 April 1988, siehe das ganze Dokument
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 13, no. 380 (M-863)(3728) 23 August 1989, & JP-A-01 132449 (AISIN SEIKI) 24 Mai 1989, siehe das ganze Dokument
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Claims:
- 3-P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Blockiergeschützte Bremsanlage mit einem Hauptzylinder (10) , in dem eine Hydraulikflüsεigkeit unter Druck setzbar i einer Verbindungsleitung (14, 14', 14") zwischen dem Hauptzy linder (10) und einem Bremszylinder (18) an der Bremse eines blockiergeschützt bremsbaren Rades (16) , und mit einem Abla߬ ventil (26), das in einer weiteren Verbindungsleitung (24, 24 zwischen dem Bremszylinder (18) und einem Reservoir (28) für Hydraulikflüsεigkeit angeordnet ist und bei einer Blockier¬ schutzregelung öffnet, um den Druck der Hydraulikflüssigkeit Bremszylinder (18) abzubauen, wobei in der Verbindungsleitun (14, 141, 14") zwischen dem Hauptzylinder (16) und dem Bremsz linder (18) ein Ventil (20) angeordnet ist, daε bei einer Blockierschutzregelung einen größeren Strömungswiderstand für die Hydraulikflüssigkeit aufweist als bei einer Bremsung ohne Blockierεchutzregelung, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß in einer Verbindungsleitung (14", 15) zwischen dem Bremε zylinder (18) und dem Ventil (20) ein Rückschlagventil (25) vorgesehen ist.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Rückschlagventil (25) einen gedrosselten Beipasε auf¬ weist.
3. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Rückschlagventil (25) im Strömungsweg (14", 24, 24') vom Bremszylinder (18) zum Reservoir (28) zwischen dem Brems¬ zylinder (18) und dem Ablaßventil (26) angeordnet ist.
4. Bremsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ventil (20) einen in einem Zylinder (60) verschiebbar Schwiπunkolben (50) aufweist, der auf einer Seite vom Druck de Hydraulikflüssigkeit im Hauptzylinder (10) und auf der andere Seite vom Druck der Hydraulikflüssigkeit im Bremszylinder (18) beaufschlagt wird und die Verbindungsleitung (14", 15) zwisch dem Bremszylinder (18) und dem Ventil (20) in den Zylinder (6 des Ventils (20) führt.
Description:
- I -

Blockiergeschützte Bremsanlage

Die Erfindung betrifft eine blockiergeschützte Bremsanlage m einem Hauptzylinder, in dem eine Hydraulikflüssigkeit unter Druck setzbar ist, einer Verbindungsleitung zwischen dem Hau zylinder und einem Bremszylinder an der Bremse eines blockie geschützt bremsbaren Rades, und mit einem Ablaßventil, das i einer weiteren Verbindungsleitung zwischen dem Bremszylinder und einem Reservoir für Hydraulikflüεεigkeit angeordnet ist bei einer Blockierschutzregelung öffnet, um den Druck der Hy draulikflüssigkeit im Bremszylinder abzubauen.

Aufbau und Punktion derartiger ABS-Anlagen für Vier- und Zwe radfahrzeuge sind dem Fachmann bekannt. Bei ihnen wird das Drehverhalten der Räder laufend mittels Sensoren überwacht u dann, wenn der Schlupf und/oder die Drehverzögerung des Rade einen vorgegebenen Schwellenwert überschreiten und somit ein Blockiergefahr des Rades anzeigen, wird das normalerweise of ne Sperrventil zwischen dem Hauptzylinder und dem Bremszylin geschlossen und das Ablaßventil geöffnet, damit kurzzeitig d Druck der Hydraulikflüεsigkeit im Bremszylinder abgebaut wer kann, um das Rad wieder in einen günstigen Bereich der Reibb wert-Schlupf-Kurve zu beschleunigen.

Bei Beginn einer Bremsung, wenn also der Fahrer über das Bre pedal den Druck der Hydraulikflüsεigkeit im Hauptzylinder er höht, ist ein möglichst verzδgerungsfreier Druckaufbau im Bremszylinder erwünscht, damit sofort mit der BremsbetMtigun

auch eine Bremswirkung einsetzt. Hierzu muß der Strömungswide stand in der hydraulischen Verbindungsleitung zwischen dem Hauptzylinder und dem Bremszylinder möglichst gering sein.

Bei einer ABS-Regelung, also einer Bremsung mit in sehr kurze Zeitabεtänden aufeinanderfolgenden Druckerhöhungen und Drucka εenkungen im Bremszylinder, ist es hingegen erwünscht, den Druck im Bremszylinder gedroεselt zu erhöhen. Ein zu schnelle Druckaufbau, d.h. ein Druckaufbau mit zu steilem Zeit-Gradien ten, hat unter anderem den Nachteil, daß während einer ABS-Re gelung der Druck im Bremszylinder mit zu starken Ausschlägen nach oben und unten um den optimalen Druckwert pendelt, wodur die Regelung verschlechtert und letztlich Bremsweg verschenkt wird. Bei einem gedrosselten Druckaufbau im Bremszylinder ist es hingegen möglich, bei einer ABS-Regelung den Verlauf des Bremsdruckes ohne daε unerwünschte "überschießen" optimal an den gewünschten Kurvenverlauf anzupassen.

Es sind bereits blockiergeschützte Bremεanlagen bekannt, bei denen bei einer ABS-Regelung einer Änderung deε Druckaufbaugr dienten erfolgt. Hierzu werden im Stand der Technik jedoch au wendige und/oder störanfällige Mittel vorgeschlagen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine blockierge¬ schützte Bremsanlage der eingangs genannten Art derart weiter zubilden, daß in einfacher, kostengünstiger und zuverlässiger Weise bei einer Bremsung mit Blockierschutzregelung ein gedro selter Druckaufbau erfolgt, während bei einer Bremsung ohne Blockierschutzregelung ein schneller, ungedrosεelter Druckauf bau am Bremεzylinder möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Verbindungsleitung zwischen dem Hauptzylinder und dem Bremszy linder ein Ventil angeordnet ist, das bei einer Blockierschut regelung einen größeren Strömungswiderstand für die Hydraulik flüεsigkeit aufweist als bei einer Bremsung ohne Blockierschu regelung.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorge hen, daß das einen unterschiedlichen Strömungswiderstand erz gende Ventil rein mechanisch funktioniert. Hierzu weist es e nen Schwimmkolben auf, der auf einer Seite vom Druck der Hy- draulikflüsεigkeit im Hauptzylinder und auf der anderen Seit vom Druck der Hydraulikflüssigkeit im Bremszylinder beauf¬ schlagt ist. Der Schwimmkolben ist in dem Ventil verschiebba und der Druck der Hydraulikflüssigkeit im Hauptzylinder kann, falls er groß genug ist, bewirken, daß ein Ventilkörper gege einen Ventilsitz gedrückt wird, wodurch der Strömungswiderst für die Hydraulikflüssigkeit zwischen dem Hauptzylinder und Bremszylinder erhöht wird.

Dieser erfindungsgemäßen Lösung der obengenannten Aufgabe li die Erkenntnis zugrunde, daß das Verhältnis der Drucke der Hy draulikflüssigkeit im Hauptzylinder und im Bremszylinder unte schiedlich ist, je nachdem, ob eine "Normalbremsung" (also ei Bremsung ohne ABS-Regelung) oder eine Bremsung mit ABS-Regelu durchgeführt wird. Bei einer ABS-Regelung wird bekanntlich Druck am Bremszylinder abgelassen, so daß das Verhältnis des Hydraulikdruckes im Hauptzylinder zum Druck im Bremszylinder größer ist als ohne ABS-Regelung. Bei der vorstehend beschrie benen Ausgestaltung deε erfindungεgemäßen Ventils mit einem beidseitig druckbeaufschlagten Schwimmkolben wird die Verände rung des Druckverhältnisses zwischen Haupt- und Bremszylinder bei einer ABS-Regelung im Vergleich zu einer Bremsung ohne ABS-Regelung dazu ausgenutzt, mittels deε Schwimmkolbenε ein Ventil zumindest teilweiεe zu schließen, damit bei einer ABS- Regelung der Strömungsquerschnitt im Ventil verringert und damit der Strömungswiderstand erhöht wird.

Diese rein mechanische Lösung des Problems hat gegenüber eine ebenfalls denkbaren Lösung unter Verwendung einer elektroni¬ schen Steuerung (bei der ein Ventil elektromagnetisch zwangs- geseteuert wird, wenn ein Rad Blockiertendenz zeigt) den Vor¬ teil geringer Kosten und hoher Funktionεzuverläsεigkeit.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäße Brems¬ anlage ist vorgesehen, daß in einer Verbindungsleitung zwische dem Bremszylinder und dem Zylinder des Ventils ein Rückschlag¬ ventil vorgesehen ist. Bevorzugt weist das Rückschlagventil ei nen gedrosselten Beipass auf, d.h. der Strömungsweg durch das Rückschlagventil ist permanent durch einen gedrosselten Neben¬ schluß überbrückt. Dieser Beipasε hat den Vorteil, daß Änderun gen deε Ventilzuεtandeε nicht ruckartig erfolgen, waε den Fah¬ rer irritieren könnte, sondern sanft. Das Rückschlagventil kan allerdings auch definiert undicht sein, d.h. der Ventilsitz kann eine definierte Ausnehmung haben, die von der Kugel nicht abgedichtet wird. Die Lösung hat den Vorteil, daß bei jeder "Normalbremsung" (ohne ABS-Regelung) diese Drosselεtelle frei- geεpült wird und die Droεsel deshalb nicht verstopfen kann. D Drossel kann zum Beispiel als definierte Undichtigkeit in For einer Dreieckskerbe im Ventilsitz ausgebildet sein.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Die Figur zeigt schematiεch eine blockiergeschützte Bremεan- lage.

In einem Brems-Hauptzylinder 10 bekannter Bauart wird mittels eines Bremspedals 12 bei einer Bremsung der Druck einer Hydra likflüεεigkeit erhöht.

Eine Leitung 14, 14*, 14" verbindet den Hauptzylinder 10 mit dem Bremszylinder 18 eineε blockiergeεchützt bremsbaren Rades 16.

Im Strδ ungsweg der Hydraulikflüssigkeit zwischen dem Hauptzy linder 10 und dem Bremszylinder 18 ist ein erfindungsgemäßes Ventil 20 angeordnet. Vom Hauptzylinder 10 auε gesehen, liegt im Strömungsweg hinter dem Ventil 20 ein alε solches bekannte Sperrventil 22, welches für eine ABS-Regelung erforderlich is

Daε Sperrventil 22 iεt normalerweiεe offen und schließt nur während einer Druckablaßphase im Verlaufe einer ABS-Regelung bekannter Weise.

Vom Bremεzylinder 18 führt eine weitere Hydraulikleitung 14" 24 zu einem als solches ebenfalls bekannten Ablaßventil 26. Ablaßventil 26 ist normalerweise geschlossen und öffnet nur Verlaufe einer ABS-Regelung während einer Druckabbauphase, i der das Sperrventil 22 geschlossen ist.

Diese Zusammenhänge sind dem Fachmann bekannt.

Weiterhin führt eine hydraulische Verbindungsleitung 14", 15 vom Bremszylinder 18 zum Ventil 20. In dieser Verbindungslei tung 14", 15 ist ein Rückschlagventil 25 angeordnet.

Im hydraulischen Strömungsweg zwischen dem Bremszylinder 18 dem Ventil 20 ist der Strömungsweg durch das Rückschlagventi 25, welches bei Überdruck auf Seiten des Ventils 20 schließt durch einen gedrosselten Beipass 27 überbrückt.

Vom Ablaßventil 26 führt in bekannter Weise eine Leitung 24 ' einem Reservoir 28 für Hydraulikflüsεigkeit. In ebenfalls be kannter Weise wird mittels einer Pumpe 30 Hydraulikflüssigke aus dem Reservoir 28 über eine Leitung 34 zum Hauptzylinder rückgefördert. Die Pumpe 30 wird von einem Motor 32 betriebe In der Hydraulikleitung zwischen dem Reservoir 28 und dem Hauptzylinder 10 ist vor bzw. hinter der Pumpe 30 jeweils ei Rückschlagventil 36 bzw. 38 angeordnet.

Eine ABS-Steuerung 40 erhält in bekannter Weise von einem Se sor 42 Meßsignale bezüglich des Drehverhaltens des Rades 16. über elektrische Leitungen A4 , 46 steuert die Steuerung 40 u ter anderem das Sperrventil 22 und das Ablaßventil 26.

Daε Ventil 20 weist einen Schwimmkolben 50 auf, der in einem Zylinder 60 des Ventils axial verschiebbar ist. Mit dem

Schwimmkolben 50 ist ein Stößel 58 verbunden, der eine Kugel 5 beaufschlagt. Von Seiten des Hauptzylinders 10 wirkt auf die Kugel 54 eine Feder 56. Auf den Schwimmkolben 50 wirkt also i der Figur von links der Druck der Hydraulikflüssigkeit im Hauptzylinder 10, während von rechts im wesentlichen der Druc im Bremszylinder 18 auf den Schwimmkolben 50 wirkt.

Wird die am Schwimmkolben 50 wirkende Druckdifferenz unter Be rücksichtigung der Kraft der Federn größer als ein vorgegeben Wert, so wird die Kugel 54 aus der in der Figur gezeigten Ste lung gegen einen Ventilsitz 52 gedrückt. In dieser Stellung i der Strömungεquerεchnitt für die Hydraulikflüssigkeit vom Hauptzylinder .10 über die Leitung 14 in die Leitung 14', d.h. zum Bremszylinder 18, stark reduziert. Die Reduzierung des Strömungεquerschnitteε und damit eine Erhöhung deε Strömungsw derεtandeε für die Hydraulikflüssigkeit wird durch eine Dross 55 definiert. Statt der in der Figur schematisch angedeuteten Drosεel 55 kann auch im Ventilsitz 52 ein relativ enger Strö¬ mungskanal für die Hydraulikflüssigkeit auεgebildet εein.

Der Schwimmkolben 50 bewegt sich im Zylinder 60 bis gegen ein Anschlag 57. Bremszylinderseitig des Anschlageε 57 ist ein axial verschiebbarer Kolben 66 angeordnet, der von einer Fede 64 nach links gedrückt wird und ein Reservoir 62 für Hydrauli flüεsigkeit im Zylinder 60 begrenzt. Der Kolben 66 trägt eine Dichtung 67. Da der Kolben 66 im Zylinder 60 verεchiebbar iεt wird der im Reεervoir 62 herrschende Hydraulikdruck, der dem Bremszylinder 18 entspricht, direkt auf die ihm zugekehrte Seite des Schwimmkolbens 50 übertragen.

Die Funktion der vorstehend beschriebenen Bremsanlage ist wie folgt:

Betätigt der Fahrer daε Bremspedal 12, so wird im Hauptzylind der Druck in der Hydraulikflüsεigkeit erhöht. Die Druckerhöhu wird ungedrosselt und praktisch unverzögert über die Leitung

14, das Ventil 20, die Leitung 14', daε geöffnete Sperrventi 22, und die Leitung 14" zum Bremszylinder 18 übertragen. Dab ist das Ventil 20 geöffnet, d.h. die Kugel 54 befindet sich der in der Figur dargestellten Stellung, in der sie vom Vent sitz 52 entfernt ist.

Wenn keine ABS-Regelung stattfindet, also die ABS-Steuerung 4 kein Druckabbausignal erzeugt, bleibt daε Ventil 20 geöffnet. Der Strömungεweg zwischen Hauptzylinder 10 und Bremszylinder weist somit einen geringen Strömungswiderstand auf.

Wird hingegen eine ABS-Regelung eingeleitet, so schließt die ABS-Steuerung 40 über die Leitung 46 das Sperrventil 22. Wir gleichzeitig daε Ablaßventil 26 geöffnet, sinkt der Druck im Bremszylinder 18 ab, während der Druck im Hauptzylinder 10 we ter seinen erhöhten Wert beibehält, da der Fahrer die Bremsun nicht abbricht. Auch im Reservoir 62 fällt der Druck ab, so d der Schwimmkolben 50 gegen den Anschlag 57 und die Kugel 54 gen den Ventilsitz 52 gedrückt werden. Die Federn 56, 64 und die hydraulisch wirksamen Flächen sind so bemessen, daß die K gel 54 während der nachfolgenden ABS-Regelung in der Schließs lung verbleibt. Es ist also nunmehr zwischen dem Hauptzylinde 10 und dem Bremszylinder 18 ein durch die Drossel 55 definier ter erhöhter Strömungswiderstand wirksam. Wird im nachfolgend Regelzykluε für eine Druckerhöhung das Ablaßventil 26 von der Steuerung 40 geschlossen und das Sperrventil 22 geöffnet, so ist der gedrosselte Strömungsquerschnitt wirksam, so daß der Druckaufbau im Bremszylinder 18 ebenfalls gedrosselt ist, wie erwünscht.

Der Bei-Pass 27 iεt nicht zwingend erforderlich. Fallε kein Bei-Pass vorgesehen ist, reagiert das Ventil 20 nur bei Betät gung des Druckablaßventilε 26. In einer Druckhaltephaεe (Vent 22 schließt, Ventil 26 bleibt geschlossen) , während eines An¬ bremsVorganges ohne anschließenden Druckablaß würde das Venti 20 offen bleiben. Bei einem anschließenden Wiederöffnen deε

Ventils 22 könnte es wegen der nun herrschenden Druckdiffere zwischen Hauptzylinder 10 und Bremszylinder 18 zu einem stark "überschießen" deε Druckeε kommen. Dieεes überschießen macht sich auch akustisch bemerkbar, könnte also den Fahrer irritie ren, und beeinflußt auch die Qualität der ABS-Regelung negat Der Bei-Pass 27 bewirkt, daß während eines AnbremεVorganges Druckhaltephase nicht mehr in der vorstehenden beschriebenen Weise exakt gegeben ist. Eine solche Druckhaltephase ist dan allerdingε auch nicht mehr erforderlich. Falls es bereits wä rend des Anbrems organges zu einem "überschießen" deε Druckeε gekommen εein εollte (dies ist durchauε wahrεcheinlich, da d Bremεdruckaufbau vollkommen ungedrosselt erfolgt) , spielt di Beipassdroεεel 27 keine Rolle, da die Ventile 22 und 26 prak tiεch gleichzeitig betätigt werden.

Wird das Ventil 22 jedoch geschloεsen (um den Druck zu halte weil z.B. eine Straßenunebenheit den Radgeεchwindigkeitε erl beeinflußt, wird durch Verεchieben deε Kolbenε 66 und Verkle nerung deε Reservoirε 62 über die Droεεel 27 der Druck im Ra zylinder 18 εolange erhöht, biε der Kolben 66 mit einem an i befeεtigten Vorsprung 70 gegen den Boden 71 deε Zylinders 60 stößt. Die Beipasεdroεεel 27 iεt εo auεgelegt, daß εie nur e relativ langεame Drucksteigerung zuläßt, z.B. 100 bar/sec.