DE3240276A1

DE3240276A1 - Drucksteuerventil fuer eine bremsanlage

Info

Publication number: DE3240276A1
Application number: DE19823240276
Authority: DE
Inventors: Ewald Dipl.-Ing. 7141 Schwieberdingen Hübl; Steffen 7146 Tamm Schneider; Werner 7014 Kornwestheim Stumpe
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-10-30
Filing date: 1982-10-30
Publication date: 1984-05-03

Description

Drucksteuerventil für eine Bremsanlage
Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Drucksteuerventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Drucksteuerventile für Bremsanlagen sind bekannt; sie arbeiten üblicherweise auf pneumatischer Grundlage und enthalten ein oder mehrere Relaisventile, die einkreisig ansteuerbar sind. Durch die pneumatische Signalgabe können sich bei den bekannten Drucksteuerventilen Verzögerungen im Ansprechverhalten ergeben, auch ist eine stufenlose Einsteuerung des Bremsdrucks problematisch.
Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Drucksteuerventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß bei einer elektrischen Bremse eine direkte elektrische Druckzumessung gewährleistet ist, wobei der Bremsdruck über ein Magnetventil durch Zuführung elektrischer analoger Signale einsteuerbar ist und das analoge Magnetventil selbst strom abhängig stufenlos eine kraft- oder wegproportionale analoge Drucksteuerung ermöglicht.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Drucksteuerventils möglich. So können zur Verringerung der Ventilöffnungskräfte am Ventil Druckentlastungsflächen angeordnet werden wodurch auch bei großem Durchströmquerschnitt eine zufriedenstellende Strom Druck -Abhängigkeit erreicht wird. Dabei kann die analoge Drucksteuerung kraftproportional oder we gproportional erfolgen.
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 Ausführungsform eines elektrisch gesteuerten analogen Relaisventils, bei dem die Drucksteuerung kraftproportional erfolgt und Fig. 2 ebenfalls ein analoges Relais ventil mit elektrischer Ansteuerung und wegproportionaler Drucksteuerung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Um mit Hilfe elektrischer Signale vorwiegend stufenlos Druck aus einem Energiespeicher mindestens mittelbar zu Bremszylindern zu steuern, hat das in Fig. 1 gezeigte Relaisventil 10 einen Magnetteil 11 mit Magnetanker 12 und elektrischer Wicklung 13 und einen Ventilteil 14 zur Steuerung des pneumatischen oder auch hydraulischen Druckmittels.
Der Ventilteil 14 weist ein in einer abgestuften Bohrung 15 im Gehäuse 16 des Relaisventils -gleitverschieblich gelagertes Ventilglied 17 auf, welches unter dem Druck einer Vorspannungsfeder 18 bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel nach oben auf seinen bei 19 dargestellten, von einem nach unten gerichteten Ringvorsprung des Gehäuses gebildeten Ventilsitz gepreßt wird.
Ein erster Gehäuseeinlaß für das aus einer Druckquelle 20 stammenden Druckmittel ist mit 21 bezeichnet; der beispielsweise zu den nicht dargestellten Bremszylindern führende Druckauslaß ist mit 22 bezeichnet. Es versteht sich, daß an diesem Druckauslaß gegebenenfalls auch ein weiteres Relaisventil angeschlossen sein kann> wobei das in Fig. 1 gezeigte Magnetventil dann als analoges Vorsteuer- oder Pilotventil zu diesem nachgeschalteten Relaisventil arbeitet. Der oder die an den Auslaß 22 angeschlossene Bremszylinder oder Steuerkammer(n) von Relaisventilen sind über eine Entlastungsstelle 23 entlastet, gebildet von einer mittleren Durchtrittsbohrung durch das Ventilglied 17, die als Entlüftung wirkt.
Das kolbenartige Ventilglied 17 weist ferner eine Abschulterung 17a auf, die als verschiebliche Wand in einer Abstufung der Gehäusebohrung 15 einen Ringdruckraum 24 bildet, der über einen Gehäusekanal 25 mit dem Druckauslaßanschluß 22 bzw. mit einer Druckkammer 26 verbunden ist, die oberhalb des Ventilglieds zu 7 von diesem, von einer ringförmigen Gehäuseausnehmung 27 sowie einer Membran 28 gebildet ist.
Die Membran 28 ist mit ihrem äußeren Umfang bei 29 mit der Ringwandung der Gehäuseausnehmung 27 abdichtend verbunden, beispielsweise in einer Ringnut eingespannt und liegt nach innen an einem vom Anker 12 des Magnetteils 11 angetriebenen Kolben 30 an. Der Kolben 30 hat eine druckstempelartige Verlängerung 31, die nach unten in einen Dicht- oder Druckteller 31a übergeht, der so ausgebildet ist daß beim Abwärtsfahren des Kolbens 30 zuerst der von der zentralen Bohrung 23 des Ventilglieds 17 gebildete Entlüftungskanal verschlossen wird.
Der Aufbau des in Fig. 1 gezeigten Drucksteuerventils oder analogen Pilotventils vervollständigt sich noch durch eine Vorspannungsfeder 32, die auf den Anker 12 des Magnettells 11 wirkt und den Anker im stromlosen Zustand des Magnetteils nach oben in die in der Zeichnung dargestellte Ausgangsposition drückt. Zur Druckentlastung ist noch eine Bohrung 33 im Kolben 30 vorgesehen, die den Druck in der Druckkammer 26 auf das Innere der Anker lagerung überträgt, so daß der Anker sich bei Ansteuerung rückwirkungsfrei verschieben kann.
Die Wirkungsweise des in Fig. 1 gezeigten Magnetventils ist dann wie folgt. In der dargestellten Ausgangsposition (stromlos) sperrt das ein Analog-Druckregel - Magnetventil darstellende Relaisventil den Druckeinlaß 21 ab und verbindet den Druckauslaß 22 mit dem Entlüftungsanschluß 23. Bei Ansteuerung und Abwärtsbewegung des Kolbens wird der Entlüftungsanschluß 23 geschlossen und bei weiterem Abwärtsfahren des Kolbens gleichzeitig das Ventilglied 17. von seinem Sitz abgehoben, so daß nunmehr der Druckanschluß 21 mit dem Auslaß 22 verbunden ist. Dabei wiegt sich dann aufgrund des Vorhandenseins der Membran 28 die durch den Strom erzeugte Magnetkraft aus mit der Kraft, die durch den ausgesteuerten Druck auf die Kolbenfläche, gebildet im wesentlichen von der Membran, zurückwirkt und es wird eine Abschlußstellung eingenommen ohne Verbindung von Druckeinlaß 21 nach Auslaß 22 bzw. von Auslaß 22 nach Entlüftungsanschluß 23.
Zur Unterstützung der am Ventilglied 17 angreifende Vorspannungsfeder 18 ergibt sich ferner eine Rückwirkung des ausgesteuerten Drucks auf den Ringraum 24, so daß ein sicherer Verschluß der Entlastungsstelle erreicht ist. Die am Ventil vorhandenen vorte ilhaften D ruckentlastungsfläche n verringern schließlich die Ven -tilöffnungskräfte, wodurch eine zufriedenstellende Strom-Druck-Abhängigkeit erreicht wird.
Das in Fig. 2 gezeigte Magnetventil 35 mit wegproportionaler Drucksteuerung umfaßt ebenfalls einen Magnettell 11' mit Anker 12', elektrischer Wicklung 13' und einen am Anker 12' festgemachten oder einstückig in ihn übergehenden, als Druckstange wirkenden Kolben 30>. Der Ventilteil 14' weist ebenfalls ein erstes gleitverschieblich gelagertes und kolbenartig ausgebildetes Ventilglied 17' auf mit zentraler Entlüftungsbohrung 23' zur Bildung einer Entlastungsstelle für an den Druckauslaß 22' angeschlossene Relaisventile und/oder Bremszylinder. Der Druckeinlaß ist mit 21' bezeichnet.
Im Unterschied zur kraftproportionalen Drucksteuerung entsprechend Fig. 1 ist bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Sitz 19', an welchem das Ventilglied 17' im stromlosen Zustand des Magnetventils der Fig. 2 zur Absperrung des Druckeinlasses 21' zur Anlage kommt, in einer Bohrung 36 des Ventilgehäuses 16' gleitverschieblich gelagert und arbeitet etwa nach Art eines Nachlaufkolbens zum Ventilglied 17>. Dieser den Sitz 19' bildende Nachlaufkolben ist mit 37 bezeichnet und ist im wesentlichen gebildet von einem mittleren zylindrischen Längsteil 37a, welches am oberen Endbereich übergeht in einen radial nach außen vorspringenden Ringflansch 37b, der gleichzeitig eine verschiebliche Wand eines Auslaß-Druckraums 26' bildet. Ventilglied 17', der unter dem Druck einer Vorspannungsfeder 38 stehende Nachlaufkolben 37 sowie der vom Anker 12' angetriebene Kolben 30' sind über Ringdichtungen 39, 40, 41 gegenüber den Gehäusebohrungen abgedichtet, so daß Gehäuse-Entlüftungskanäle 42 und 43 vorgesehen sind, die den Federraum unter dem Nachlaufkolben 37 sowie den Raum, den der Anker 12' für seine Verschiebung benötigt, mit einem weiteren Entlüftungsanschluß 44 verbinden. Feder 32' unter Anker 12' ist maßgebend für die Magnetkraft-Weg-Kurve, d. h. für den Weg des Kolbens 30' in Abhängigkeit vom an die Wicklung 13' angelegten Strom.
Es ergibt sich dann folgende Wirkungsweise eines solchen wegproportionalen, analogen Pilotventils. Bei Ansteuerung mit Hilfe eines eine beliebige analoge Kurvenform aufweisenden elektrischen Stroms bewegt sich der Kolben 30' unter Zusammendrücken der Feder 32' nach unten auf das Ventilglied 17' zu und verschließt als erstes die der Entlastung des Auslaßanschlusses 26' dienende Entlüftungsbohrung 23> im Ventilglied 17>. Anschließend, bei weiter ansteigender Magnetkraft wird das zwischen dem Ventilglied 17' und seinem Sitz 19' gebildete Hauptventil geöffnet um den Betrag der über den Anfangshub hinausgehenden Zusammendrückung von Feder 32' durch die Magnetkraft und es gelangt Druck von der Druckquelle über den Einlaß 21' und den Ringzwischenraum zwischen dem Kolben 30' und dem zylindrischen Vorsprung 37a des Nachlaufkolbens in den Druckraum 26' und von dort zum Auslaß 22>.
Dieser Druck wirkt auch auf die wirksame Fläche des Nachlaufkolbens 37 und führt diesen der Bewegung des Ventilglieds 17' nach, so daß mit ansteigendem Gegendruck der vom Ventil gebildete Durchströmquerschnitt sich wieder verringert bis schließlich Ventilsitz 19 wieder am Ventil 17' zur Anlage kommt und keine Druckänderung am Ausgang 22' mehr eintritt.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche (½.rucsteuerventii für eine Bremsanlage, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einsteuerung des Bremsdrucks mindestens mittelbar zu den Bremszylindern ein analoges Magnetventil (10, 35) vorgesehen ist, das stromabhängig stufenlos einstellbar ist.
2. Drucksteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem verschiebbaren Anker (12, 12' ) angetriebener Kolben (30, 30' ) vorgesehen ist, der unter gleichzeitiger Schließung einer Entlastungsstelle (23, 23' ) ein gleitverschieblich gelagertes Ventilglied (17, 17' ) von seinem Sitz abhebt und den Druckeinlaß (21) mit dem Druckauslaß (22) verbindet.
3. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur kraftproportionalen analogen Druck steuerung der Ventilsitz (19) stationär angeordnet und in einer mit dem Druckauslaß in Verbindung stehenden Druckkammer (26) eine am Kolben (30) festgemachte Membran (28) vorgesehen ist, auf die der ausgesteuerte Druck zurückwirkt derart, daß die durch den Strom erzeugte Magnetkraft sich mit der rückwirkenden Druckkraft des Druckmittels auswiegt.
4. Drucksteuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschulterung (17a) im Ventilglied (17) mit einer Abstufung der das Ventilglied lagernden Bohrung einen unteren Druckraum (24) bildet, der bei Öffnen des Ventils den ausgesteuerten Druck aufnimmt und das Ventilglied mit seiner Entlüftungsbohrung ergänzend gegen den Kolben (30) drückt.
5. Drucksteuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sitz (19' ) des Ventilglieds (17' ) gebildet ist von einem durch den ausgesteuerten Druck eine Verschiebung erfahrenden Kolben (37), der als Nachlaufkolben zum Ventilglied (17' ) wirkt, derart, daß mit ansteigendem Gegendruck eine Verringerung des Durchströmquerschnitts bewirkt wird.
6. Drucksteuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachlaufkolben (37) zum gleitverschieblichen Ventilglied (17') in einer abgestuften Bohrung des Ventilgehäuses unter dem Druck einer Vorspannungsfeder (38) gelagert ist.