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Druckmittel-Bremsanlage
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus aus von einer Druckmittel-Bremsanlage
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bekannte Bremsanlagen dieser Art enthalten
Drucksteuerventile, die üblicherweise auf pneumatischer Grundlage arbeiten und ein
oder mehrere Relaisventile umfassen, die ein- oder mehrkreisig ansteuerbar sind.
Durch die pneumatische Signalgabe können sich bei den bekannten Drucksteuerventilen
Verzögerungen im Ansprechverhalten und Schwierigkeiten bei der stufenlosen Einsteuerung
des Bremsdrucks ergeben.
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Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Druckmittel-Bremsanlage
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil,
daß bei einer elektrischen Bremse durch eine elektrische Signalgabe eine direkte
Druckzumessung gewährleistet ist, wobei der Bremsdruck über ein eine analoge Drucksteuerung
bewirkendes Magnetventil durch Zuführung elektrischer analoger Signale einsteuerbar
ist und das analoge Magnetventil selbst stromabhängig stufenlos die Steuerkammer
eines im Drucksteuerventil der Bremsanlage enthaltenen Relaisventils mit Steuerdruck
beschickt. Hierdurch ist eine schnelle Signalübertragung gewährleistet in Verbindung
mit dem besonderen Vorteil, daß eine solche Bremsanlage in günstiger Weise zur ergänzenden
Ansteuerung mit sogenannten ABS-Signalen, die von einem Antiblockiersystem stammen,
geeignet ist.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des in der Bremsanlage des Hauptanspruchs enthaltenen
Drucksteuerventils möglich. Die analoge Drucksteuerung am Pilotmagnetventil erfolgt
wegproportional oder kraftproportional.
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Zeichnung Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert.
Es zeigen jeweils im Querschnitt Fig. 1 eine erste Ausfilhrungsform eines Drucksteuerventils
mit Beaufschlagung der Steuerkammer des Relaisventils über ein stufenlos stromabhängig
einstellbares Pilotmagnetventil, Fig. 2 die Ausführungsform eines Drucksteuerventils
entsprechend Fig. 1, ergänzt durch eine zweikanalige ABS-Steuerfunktion ermöglichenden
Schaltmitteln, Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines Drucksteuerventils mit einem
zugeordneten Pilotmagnetventil, bei dem die Rückstellung mit Hilfe des vom Relaisventil
angesteuerten Drucks erfolgt und die Fig. 4 und 5 Ausführungsformen von elektrischen
Pilotmagnetventilen mit kraftproportionaler bzw.
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wegproportionaler Drucksteuerung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Das in Fig. 1 gezeigte Drucksteuerventil
10 einer Druckmittel-Bremsanlage (pneumatisch oder auch hydraulisch) umfaßt ein
zwischen einem Druckmittel- Vorratsbehälter, im folgenden als Druckquelle 11 bezeichnet,
und mindestens einem Bremszylinder 12, in Fig. 1 durch den Doppelpfeil angedeutet,
geschaltetes Relaisventil 13. Für den Anschluß der Druckquelle 11 und des oder der
Bremszylinder(s) 12 sind jeweils ein Gehäuseanschluß 14 und 15 vorgesehen. Das Relaisventil
13 verfügt über einen Relaiskolben oder Hilfskolben 16, der als bewegliche Wand
in Verbindung mit einer Bohrung 16a im Gehäuse des Drucksteuerventils eine Steuerkammer
17 begrenzt. Der Hilfskolben 16 dient
mit einer Verlängerung oder
einem kolbenstangenartigen Ansatz 16b der Betätigung eines Ventilgliedes 18 des
Relaisventils i3, wobei dieses aufgrund einer mittleren Bohrung 21 gleichzeitig
eine Entlastungsstelle für den Bremszylinder 12 bildet. Das Ventilglied 18 kann
von einer Feder 19 auf seinen Sitz 20 gepreßt sein.
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Die Ansteuerung des Pilotventils 13 erfolgt über einen Steuerkreis
I, der selbst elektrisch angesteuert ist und die Steuerkammer 17 des Relaisventils
13 mit Steuerdruck beschickt. Gebildet ist der Steuerkreis I von einem elektrischen
Schaltglied, und zwar von druckproportional oder we gproportional arbeitenden, analogen
elektrischen Pilotmagnetventilen, wie sie im Detail in den Fig. 4 und ã dargestellt
sind. Die Ansteuerung erfolgt wie bei 22 angedeutet. Ein Gehäuseanschluß für die
Entlüftung des jeweils wahlweise zum Einsatz kommenden Pilotmagnetventils der Fig
4 oder 5 ist in Fig. 1 mit 23 bezeichnet.
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Die Erläuterung von Funktion und Aufbau der möglichen Ausführungsbeispiele
analoger Pilotmagnetventile entsprechend den Fig. 4 und 5 erfolgt zum besseren Verständnis
der Arbeitsweise des in Fig. 1 gezeigten Drucksteuerventils nachfolgend.
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Die in Fig. 4 gezeigte erste Ausführungsform eines analogen Pilotmagnetventils
25 umfaßt ein Ventilglied 35, welches nach Aufbau, Lagerung und Funktion dem Ventilglied
18 des Drucksteuerventils der Fig. 1 ähnelt und dessen Entlüftungs bohrung 35a daher
von einem stempelartig nach unten vorspringenden Druck-oder
Ventilteil
36 am Armer 37 des elektromagnetischen Teils 38 des Pilotmagnetventils verschließbar
ist. Gleichzeitig hebt bei weiterer Abwärtsbewegung des Ankers 37 dessen Druckteil
36 das Ventilglied 35 von seinem bei 39 angedeuteten Sitz und öffnet somit das Ventil
35/39, wodurch Druck von der an den Gehäusekanal 9.6' angeschlossenen Druckquelle
11 in einen Druckraum 40 und von diesem über den Auslaß 28' zur Steuerdruckleitung
28 des Drucksteuerventils in Fig. 1 gelangt, die an die Steuerkammer 17 angeschlossen
ist. Das Pilotventil 25 der Fig. 4 ist so ausgebildet, daß durch- stufenlose Ansteuerung
des Elektromagnetteils 38, welches sich noch durch eine Wicklung 37' vervollständigt,
der Druck des D-ruckmittels aus dem Vorrat 11 zum Auslaß und entsprechend zur Steuerkammer
17 des Relaisventils 13 eingesteuert wird, und zwar druckproportional. Dabei gerät
die durch den Strom erzeugte Magnetkraft mit der Kraft ins Gleichgewicht und wiegt
sich mit dieser daher aus, die durch den angesteuerten Druck auf die Kolbenfläche
oder den Anker des Elektromagneten rückwirkt. An der Verlängerung des Ankers- 37
des Elektromagnetteils 38 ist daher, wie in Fig. 4 gezeigt, umlaufend abgedichtet
eine Membran 42 festgemacht, die den Druckraum 40 gegen die oberen, über einen Gehäusekanal
23' entlüfteten Räume und Magnetteilbereiche abtrennt und so eine eine Druckeinwirkung
aufnehmende Koibenfläche schafft. Im nicht angesteuerten Zustand des Elektromagneten
hält eine am Anker 37 angreifenrde Vorspannungsfeder 43 den Anker in seinem Ausgangszustand
und dementsprechend den als Verschlußteil für die Entlüftungsöffnung 35a wirkenden
Druckteil 36 im Abstand zum Ventilglied 35.
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Die Wirkungsweise des in Fig. 4 gezeigten analogen Pilotmagnetventils
entspricht daher einer kraftproportionale n Druck steuerung, da sich die durch die
stufenlose Einstellung aufgebrachte Atagnetkraft mit der auf den Kolben des Elektromagneten
rückwirkenden DrucklSraft auswiegt. Es wird dann eine Abschluß stellung eingenommen,
ohne Verbindung von Druckeinlaß 26 nach -auslaß 28' bzw. von diesem zum Entlüftungsanschluß
23. Das Druclssteuerungsverhalten ist insgesamt analog, der der Steuerkammer 17
des Relaisventils zugeführte Druck entspricht daher oder ist proportional dem dem
3,Iagnetteil zur Ansteuerung zugeführten elektrischen Strom, wodurch es gelingt,
mit Hilfe eiektrischer Signale vorwiegend stufenlos Druck im Bremszylinder aus dem
Energiespeicher 11 zu steuern.
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Durch die in Fig. 5 gezeigte alternative Ausführungsform eines analogen
Pilotmagnetventils 27 ist eine wegproportionale Drucksteuerung des der Steuerkammer
des Relaisventils 13 zugeführten Druckmittels möglich. Eine Druckstange 45 als Teil
des im wesentlichen aus dem Anker 47 und der elektromagnetischen Wicklung 48 bestehenden
Magnetteil 46 drückt unter Verschluß einer Entlüftungsbohrung 49 ein Ventilglied
50 von seinem Sitz bei 51, wobei jedoch in diesem Fall der Sitz 51 von einem zweiten,
im Gehäuse des Pilotmagnetventils 27 gelagerten Kolbens 52 gebildet ist, der in
diesem Bereich des Sitzes eine ringförmige Form aufweist. Die Verstellung des Kolbens
52 erfolgt gegen die Kraft einer Vorspannungsfeder 53. Der Kolbenfortsatz 45 am
Anker 47 ist mit Abstand durch den Ringteil des beweglichen Kolbens 52 geführt.
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Die Grundfunktion des in Fig. 5 gezeigten wegproportionalen WIagnetventils
ist daher so, daß der angesteuerte Druck selbst, sobald er in den mit dem Auslaß
28" verbundenen Druckraum 5d gelangt, den Kolben 52 wegproportional dem durch die
Druckstange Aã zur Öffnung des Ventils 50/51 vorgegebenen Weg nachführt.
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Die in den Fig. 4 und 5 gezeigten analogen Pilotmagnetventile sind
Ausführungsformen, die wahlweise bei den Drucksteuerventilen der Fig. 1 und der
Fig. 2, auf die weiter unten noch eingegangen wird, eingesetzt werden können. Dabei
verbinden sich die Gehäusekanäle des jeweiligen Drucksteuerventils in entsprechender
Weise mit den Gehäuseanschlüssen der Pilotventile, wie auch durch gleiche Bezugszeichen,
jeweils mit unterschiedlichen Beistrichen oben, a-ngedeutet ist, so daß der Auslaß
der Pilotmagnetventile 25, 27 mit dem Gehäuseeinlaßkanal 28 zur Steuerkammer 17
hier beim Drucksteuerventil der Fig. 1, verbunden ist. Durch den Einsatz der Pilotmagnetventile
25, 27 bei dem Drucksteuerventil der Fig. 1 einer Druckmittel-Bremsanlage läßt sich
durch stufenlose Ans teuerung des Pilotmagnetventils mit dem Hilfskolben des Relaisventils
Bremsdruck aus dem Druckrnittelvorrat zu dem oder den Bremszylindern steuern.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist bei sonst weitgehender
Sibereinstimmung der Ausbildung des Drucksteuerventils mit der Ausführungsform der
Fig. 1, was durch die Verwendung gleicher Bezugszeichen für identische Schaltungskomponenten
mit
gleicher Funktion kenntlich gemacht ist, eine Ergänzung noch dahingehend erfolgt,
daß zweikanalig ABS-Steuerfunktionen in die Ansteuerung der Bremszylinder einbezogen
werden. Mit dem aufgeteilten Druckausgang 15a, 15b des Relaisventils 13 sind nachgeschaltet,
eine Haltefunktion bei ABS-Ansteuerung bewirkende, druckbetätigte Hauptventile 31a,
31b verbunden, deren Auslässe 15a' und 15b' dann zu zwei Bremsleitungen und der
entsprechenden Anzahl von an diese angeschalteten Bremszylindern führen.
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Die Bremszylinder können daher unterschiedlich angesteuert und mit
unterschiedlichen Haltefunktionen zur Durchführung von ABS-Druckverläuien eingesetzt
werden. Zur Vorsteuerung der Hauptventile 31a, 31b sind, vorzugsweise im gleichen
Gehäuse, Vorsteuer-lAIagnetventile 32a, 32b vorgesehen, die als 3/2-Wege-Magnetventile
ausgebildet sind und bei Ansteuerung durch bei 34 zugeführte elektrische ÅBS-Steuersignale
den Druck der Druckquelle 11, über die sie durch Gehäusekanalverzweigungen ausgehend
vom Druckeinlaß 14' angeschlossen sind, entweder den Steuerkolben der Hauptventile
31a, 31b zuführen, oder im anderen Fall diese Ventile zu Gehäuseauslässen 33a, 33b
entlüften. Die Ansteuerung der Vorsteuer-hIasne tventile erfolgt elektrischdigital,
also durch Ja-Nein-Steuerbefehle, wodurch sich unter Einbeziehung von ABS - Steue
rfunktionen eine mehrkanalige Rege -lung des Brem sdrucks bei dieser Ausführungsform
eines Drucksteuerventils ergibt.
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Schließlich ist bei dem in Fig. 3 gezeigten Drucksteuerventil bei
auch hier im wesentlichen identische - Übereinstimmung der Ausbildung
des
Relaisventils die Einbeziehung des analogen Pilotmagne tventils in etwas geänderter
Wirkungsweise dargestellt.
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Identische Schaltungskomponenten mit mit gleicher Funktion sind rviederum
durch die gleichen Bezugszeichen kenntlich gemacht.
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Das beim Drucksteuerventil 10" der Fig. 3 zur Ansteuerung der Steuerkammer
17 des Relaisventils 13 zum Einsatz kommende analoge Pilotmagnetventil entspricht
in seinem Grundaufbau und auch in seiner Grundfunktion der Ausführungsform der Fig.
4, lediglich mit dem Lnterschied, daß durch eine zusätzliche, zur wirksamen Abdichtung
vorzugsweise noch eine Ringdichtung 60 aufweisende Trennwand 61 der die Membran
42 enthaltende Druckraum 40 gegenüber dem durch die Öffnung des Ventils 35/39 freigesetzten
Druck des von der Druckquelle einwirkenden Druckmittels abgetrennt ist. Statt dessen
erfolgt die Rückstellung bzw.
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die angestrebte Gleichbewichtsposition der kraftproportionalen Drucksteuerung
am analogen Pilotmagnetventil 25' dadurch, daß eine von einem Gehäusekanal 62 gebildete
Verbindungsleitung zum Auslaß 15' des Relaisventils angeordnet ist. Somit erfolgt
auch hier wieder eine ".Rusnviegung" zwischen elektrischer Kraft und Druckkraft,
jedoch wird für die Druckkraft der Druck herangezogen, der praktisch als Istwert-Druck
an den Bremszylindern anliegt, so daß sich hier eine Regelkreiswirkung mit Vergleich
der jeweiligen Steuergrößen an der Membran 42 des Pilotventils ergibt.