DE2810151C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Drucksteuerventil-Aggregat nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein solches Drucksteuerventil-Aggregat ist bekannt (US 38 36 209). Dieses bekannte Drucksteuerventil-Aggre­ gat arbeitet lediglich als Einkanalventil. Deshalb sind für unter­ schiedlich ausgesteuerte Drücke - also für ein sogenanntes Mehrka­ nalventil - mehrere solchere Ventil-Aggregate notwendig.

Andererseits gibt es für Einkanalregelung schnellschaltende und im Aufbau einfache Schaltventile. Diese haben aber nicht die Funktion von Relaisventilen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu vermei­ den und ein Drucksteuerventil-Aggregat zu schaffen, das alle Einzel­ ventile in sich vereinigt und durch das seine kompakte Bauweise neue Anwendungsgebiete erschließen kann.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Drucksteuerventil-Aggregat im Schnitt,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung einer 3-Kanal-Ausführung in Draufsicht,

Fig. 3 eine zur Fig. 1 um 90° versetzte Schnittdarstellung der Bauart nach der Fig. 2 und

Fig. 4 die Anordnung von Magnet­ ventilen für die Bauart nach der Fig. 1 in Draufsicht.

Beschreibung der Erfindung

Ein Vorratsbehälter 1 ist einerseits an ein Fuß-Bremsventil 2 und andererseits über eine Vorratsleitung 3 an ein Drucksteuer­ ventil-Aggregat 4 angeschlossen. Vom Bremsventil 2 geht eine Steuerleitung 5 aus, die ebenfalls zum Drucksteuerventil-Ag­ gregat 4 führt.

Die Vorratsleitung 3 ist im Drucksteuerventil-Aggregat 4 an eine Vorratsdruckkammer 6 angeschlossen, die einen Ventilsitz 7 für einen Schließkörper 8 eines Relaisventils 9 hat. Ein druckentlasteter Stößel 10 des Schließkörpers 8 durchdringt den Ventilsitz 7 und trägt an seinem anderen Ende einen Membran­ teller 11, der zur Zusammenarbeit mit einer Schaltmembran 12 bestimmt ist.

Stößel 10 und Membranteller 11 liegen in einer Druckwechselkam­ mer 13, die von einem Ventilsitz 14 begrenzt wird und die bei auf dem Sitz 14 liegender Membran 12 an Vorratsdruck und bei vom Sitz 14 abgehobener Membran 12 über einen Ringkanal 15 an Außenluft angeschlossen ist (vgl. auch Fig. 3). Sitz 14 und Mem­ bran 12 bilden dadurch ein Auslaßventil 12/14. Unter der Mem­ bran 12 ist eine Steuerkammer 12′ angeordnet.

Die Druckwechselkammer 13 hat bei der in der Fig. 1 dargestell­ ten 2-Kanal-Ausführung seitlich zwei weitere Ventilsitze 16 und 17 von zwei 2/2-Wegeventilen 18 und 19, deren Membran- Schließglieder 20 und 21 in einer Kammer 22 bzw. 23 angeordnet sind, an welche zu dem Bremszylinder 24 bzw. 25 führende Bremszylinder-Leitungen 26 bzw. 27 angeschlossen sind. Auf der anderen Seite der Membran-Schließglieder 20 und 21 liegen Steuerkammern 33 und 34.

In einem Gehäuse-Unterteil 28 sind drei Magnetventile 29, 30 und 31 angeordnet, die als 3/2-Wege-Ventil ausgebildet sind. Diese Magnetventile 29, 30, 31 sind Vorsteuerventile für die Steuerkammern 12′, 33 und 34. Das Gehäuse-Unterteil 28 hat unten einen rückschlagventilüberwachten Außenluftanschluß 32 und wird nach oben von einem Gehäuseoberteil 50 abgedeckt, der der das Relaisventil 9 und das Ventil 12/14 aufnimmt.

Wirkungsweise

Über die Steuerleitung 5 wird die Steuerkammer 12′ bei geöff­ netem (stromlosen Magnetventil 30) mit Druck beaufschlagt. Die Schaltmembran 12 bewegt sich nach oben, legt sich auf den Ventilsitz 14 und sperrt somit die Verbindung Druckwechsel­ kammer-Entlüftung (in Fig. 3 besser zu sehen).

Anschließend werden über den Membranteller 11 der druckentla­ stete Ventilstößel 10 angehoben und der Schließkörper 8 von seinem Sitz 7 abgehoben. Vorratsluft strömt aus der Kammer 6 über die geöffneten 2/2-Wegeventile 18 und 19 zu den Brems­ zylindern 24 und 25. Es wird gebremst.

In der Druckwechselkammer 13 baut sich ein Druck auf, der als Reaktionsdruck so lange ansteigt, bis die Druckhöhe des Steu­ erdruckes in der Steuerkammer 12′ erreicht ist. Durch das dabei an der Steuermembran 12 erzielte Kräftegleichgewicht kann sich der federbelastete Ventilstößel 10 gegen den Ventilsitz 7 bewegen und diesen erreichen. In dieser Stellung liegt die Membran 12 auf dem Ventilsitz 14. Dadurch sind Vorratsdruck, Bremszylinder und Entlüftung gegeneinander abgesperrt.

Wird der Steuerdruck unter der Steuermembran 12 abgesenkt, bei­ spielsweise über das Bremsventil 2 oder auch über das Magnet­ ventil 30, so überwiegt sofort der Reaktionsdruck in der Kam­ mer 13 und hebt die Steuermembran 12 vom Ventilsitz 14 ab, so daß der Reaktionsdruck und damit bei nicht abgesperrten 2-Wege­ ventilen 18, 19 auch der Bremsdruck in den Bremszylindern 24 und 25 so lange abgebaut wird, bis das Kräftegleichgewicht wie­ der eingestellt ist.

Zusätzlich zu der Regelung des Bremszylinderdruckes durch den Steuerdruck kann der Bremszylinderdruck in den angeschlossenen Bremszylindern 24 und 25 auch durch die 2-Wegeventile 18 und 19, die über die Vorsteuer-Magnetventile 29 und 31 ansteuerbar sind, in der Art beeinflußt werden, daß die Bremsdrücke in den Brems­ zylindern 24 und 25 von der Druckwechselkammer 13 abgesperrt werden können. Da diese Sperrfunktion durch die 2-Wege-Ventile 18 und 19 unabhängig von der jeweiligen Stellung (Druckabsenken oder Druckaufbau) des Relaisventiles erfolgen kann, sind folgende Druckfunktionen gleichzeitig ausführbar:

• - Druckabsenken beider Bremszylinder 24 und 25
• - Druckabsenken eines Bremszylinders und Druckhalten des anderen Bremszylinders
• - Druckhalten eines Bremszylinders und Druckaufbau des anderen Bremszylinders
• - Druckaufbau in beiden Bremszylindern 24 und 25, auch in unterschiedlichen Druckhöhen.

Es ist somit mit nur einem Drucksteuerventil-Aggregat 4 eine gemeinsame oder auch individuelle Radregelung durchführbar, bei der zusätzlich durch die Relaisfunktion gegenüber den bei Einzelradregelung normal üblich verwendeten Schaltventilen funktionelle Vorteile gegeben sind.

Wie in der Fig. 1 gestrichelt dargestellt ist, kann die Vor­ ratskammer 6 anstelle vom Vorratsdruck auch über eine Steuer­ leitung 51 mit Steuerleitungsdruck beschickt werden.

In Fig. 2 ist eine Bauart für eine 3-kanalige Bremsdrucksteu­ erung dargestellt. Die Schnittdarstellung zeigt in Draufsicht die T-förmige Anordnung von drei 2-Wege-Ventilen 35, 36 und 37, die mit nur einem Drucksteuerventil-Aggregat 38 eine 3-kanalige Bremsdrucksteuerung ermöglichen. Vier Bremszylinder tragen die Bezugszeichen 39, 40, 41 und 42 und sind über Bremszylinder-Lei­ tungen 39′, 41′ und 42′ an das Drucksteuerventil-Aggregat 38 angeschlossen. Das 2-Wege-Ventil 37 hat zwei Bremszylinder- Leitungsanschlüsse, so daß alle vier Bremszylinder an je einem eigenen Bremszylinderleitungsanschluß anschließbar sind.

Denkbar ist mit einer solchen Ausführung beispielsweise die Rege­ lung eines Doppelachsaggregats mit Einzelradregelung an einer Fahrzeugachse und gemeinsamer Bremsdrucksteuerung an der ande­ ren Achse. Obwohl hierbei erheblich unterschiedliche Bremszy­ lindervolumen zu be- und entlüften sind, da ja - je nach Er­ fordernis der Regelung - einzelne Bremszylinder oder auch alle gleichzeitig be- und entlüftet werden müssen, sind durch die Einheitswirkung konstante Druckgradienten gegeben.

Diese Einheitswirkung stellt sich dadurch ein, daß der vorge­ gebene Steuerkreis mit konstantem Steuerkammervolumen über das Magnetventil 30 (Fig. 1) mit ebenfalls konstanten Durchfluß­ querschnitten mit einem dadurch eingeprägten Druckgradienten be- und entlüftet wird. Durch die Gleichgewichtsbedingung Steu­ erkreis zu Reaktionskreis ist dadurch auch der Druckgradient des Reaktionskreises vorgegeben und wird durch entsprechende Hubeinstellung am Relaisventil 9 und auch am Auslaßventil 12/14 auf das jeweils zu be- und entlüftende Bremszylindervolumen selbsttätig eingeregelt.

Da jedoch aufgrund der Ventilhysterese eine gewisse Trägheit zwischen Steuerdruck und Reaktionsdruck gegeben ist, wäre es ohne die schnellen 2-Wege-Ventile 18, 19 bzw. 35, 36, 37 rela­ tiv schwierig, exakte Bremsdruckwerte in die Bremszylinder einzusteuern, insbesondere wären teilweise erhebliche Druck­ untersteuerungen unvermeidbar.

Hier ist es vorteilhaft, daß die schnellschaltenden, differenz­ kolbenartig und in einer Doppelmembrananordnung ausgebildeten 2-Wege-Ventile direkt in der Verbindung Reaktionskreis-Brems­ zylinder angeordnet sind. Damit ist die für eine individuelle Radregelung unbedingt erforderliche Regelgüte auch mit einem mehrkanaligen Relais-Drucksteuerventil, wie es in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist, mit Sicherheit erreichbar.

Des weiteren wurde bei der erfindungsgemäßen Bauart des Druck­ steuerventil-Aggregats wesentlicher Aufwand für die Funktions­ sicherheit getrieben:

Die Anordnung der Ventile wurde beispielsweise so gewählt, daß das in Druckluftbremsen möglicherweise ausfallende Wasser­ kondensat selbsttätig durch Schwerkraft zur untenliegenden, zentralen Außenluftverbindung abfließen kann oder auch bei Ent­ lüftung leicht nach außen mitgerissen wird (vgl. Fig. 1 u. 3).

Damit auch die Steuerkammern der 2-Wege-Ventile 18, 19 und 35, 36, 37 diesen Sicherheitsvorteil aufweisen, wurden ihre Mem­ bran-Schließglieder als Doppelmembranen stehend angeordnet und die Magnetventile 29, 30 und 31 an die tiefste Stelle des Drucksteuerventil-Aggregats gelegt.

Auch die Anschlußbohrungen zu den Bremszylindern 24 und 25 bzw. 39, 40, 41, 42 wurden an die tiefste Stelle des 2-Wege- Ventils gelegt.

Aus gleichen Überlegungen wurden die Magnetventile 29, 30 und 31 unter den Steuerkammern 12′, 33 und 34 hängend angeordnet.

Ebenfalls vorteilhaft ist die Anordnung des zentralen, rück­ schlagventilüberwachten Außenluftanschlusses 32, der eine ge­ meinsame Außenluftverbindung für Relaisventil und Magnetven­ tile darstellt und außerdem gegen von außen eindringendes Spritzwasser schützt.

Auch wurden Maßnahmen zur Geräuschdämpfung der schlagartig durchgeführten Entlüftungsvorgänge getroffen:
Die Fig. 1 und das lediglich zur Verdeutlichung der Außenluftverbindung dargestellte Schnittbild nach Fig. 3 lassen erkennen, daß das Gehäuseunterteil 28, das die zentrale Außenluftverbindung 32 an seiner tiefsten Stelle aufweist und in das ein an den Ringkanal 15 anschließender Außenluftkanal einmündet, einen relativ großen Hohlraum 43 aufweist. In diesem Hohlraum 43 sind die Magnetventile 29, 30 und 31 lediglich durch Stege 44 gehalten. Dadurch ist der Hohlraum 43 als Dämpfungskammer wirksam, die eine erhebliche Geräuschdämpfung der Entlüftungsvorgänge bewirkt.

Außerdem ermöglicht das mit Stegen 44 versehene Gehäuseunterteil 28 eine einfache und kostengünstige Montage der Magnetventile 29, 30 und 31, die nur durch Einpressen in ihre Position gedrückt werden und dadurch unverrückbar festsitzen.

Die Fig. 4 zeigt in Draufsicht einen zentralen Magnetventil­ stecker 47, über den alle Magnetventile 29, 30 und 31 steuerbar sind.

Das erfindungsgemäße Drucksteuerventil-Aggregat 4 und 38 ist in vorteilhafter Weiterbildung auch noch anderweitig verwend­ bar.

So kann bei Ein- oder Anbau eines Magnetventils über eine in­ terne Verbindungsleitung Vorratsdruck direkt durch das Ma­ gnetventil 30 in die Steuerkammer 12′ eingesteuert werden. Dies hat zur Folge, daß außer über das Bremsventil 2 auch über das zusätzliche Magnetventil ein Bremsdruck in die an­ geschlossenen Bremszylinder eingesteuert werden kann. Während jedoch die Druckeinsteuerung durch das Bremsventil an allen Achsen wirksam ist, kann die Steuerung über das zusätzliche Magnetventil gezielt an einzelnen Bremszylindern durchgeführt werden.

Mit Hilfe dieses einen zusätzlichen Magnetventiles und einer relativ einfachen Erweiterung der Blockierschutzlogik kann beispielsweise eine Antriebsschlupfregelung an der Triebachse eines Zugfahrzeuges durchgeführt werden. Das durchgehende Rad, erkennbar für die Blockierschutzlogik über die Radsen­ soren, wird dabei über das zusätzliche Magnetventil abge­ bremst und gleichzeitig der Bremsdruckaufbau des nicht durch­ drehenden Rades durch Sperren des zugehörigen 2-Wege-Ventiles unterbunden. Durch Regelung beider Räder auf gleichen Schlupf bzw. auf gleiche Drehzahl kann hierdurch exakt die Wirkung eines mechanischen Sperrdifferentials erzielt werden, jedoch mit erheblich geringerem Aufwand.

Die Bereitschaft zur Schlupfregelung kann, wie bisher üblich, durch den Fahrer ausgelöst werden, beispielsweise über einen Schalter oder aber auch automatisch durch die erweiterte Bloc­ kierschutzlogik, die über eine positive Schlupfwelle das durchdrehende Rad erkennt und die automatische Schlupfrege­ lung auslöst.

Selbstverständlich kann das zusätzliche Magnetventil auch irgendwo im Fahrzeug angeordnet sein.

Anstelle eines Magnetventiles kann die gezielte Druckeinsteu­ erung einzelner Bremszylinder auch über ein normales mecha­ nisch betätigtes 3/2-Ventil erfolgen, das beispielsweise durch den Fahrer für die Dauer der Antriebsschlupfregelung über einen Knebel eingerastet werden kann.

Wird anstelle des Knebels eine Schloßtaste mit abziehbarem Schlüssel vorgesehen, so ist zusätzlich ein Diebstahlschutz erzielbar, der durch Einbremsen der angeschlossenen Bremszy­ linder ein unbefugtes Entwenden des Fahrzeuges auf einfachste Weise verhindert.

Über die bereits genannten Vorteile hinaus hat die Bauart mit dem zusätzlichen Magnetventil noch die Eigenart, daß sämtliche Ventilelemente, einschließlich der Magnetventile, unter Druck geprüft werden können. Durch gleichzeitiges Setzen aller Magnetventile erfolgt hierbei zwar eine Druckeinsteuerung in das Relaisventil, der weitere Bremsdruckaufbau in den Bremszylindern wird jedoch durch Sperren der 2-Wege-Ventile unterbunden, so daß selbst während der Fahrt ein Testzyklus ablaufen kann.

Vorteilhaft ist auch, daß (bei Einbremsung mit dem Brems­ ventil) die Ansteuerung der Steuerräume mit Bremsventildruck erfolgt. Dadurch ist gewährleistet, daß vom Fahrer jederzeit und unabhängig von der Ventilstellung bzw. auch Magnetstel­ lung ein Bremslösen möglich ist - ein Vorteil, der bei bekann­ ten Bauarten durch zusätzliche Rückschlagventile bereitgestellt werden muß.

Denkbar ist allerdings auch, daß die 2-Wege-Ventile über die Magnetventile 29, 31 mit Vorratsdruck angesteuert werden. Der Vorteil hierbei ist, daß mit nur einer Membran das 2-Wege- Ventil ausgeführt werden kann. In Fig. 5 ist diese Ausführung ersichtlich.

Ebenfalls vorteilhaft ist, daß jeweils nur kleine Steuerkam­ mern über die Magnetventile bzw. auch über das mechanisch be­ tätigbare 3/2-Ventil be- oder entlüftet werden müssen. Dadurch können diese Ventile mit kleinen Durchflußquerschnitten aus­ geführt werden, die dadurch günstig im Aufbau und in den Kosten sind.

Dieser Vorteil gilt auch bei Anschluß eines automatisch last­ abhängigen Bremsdrucksteuergerätes bei Ansteuerung im Steuer­ kreis.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Drucksteuerventil-Aggre­ gates sind dadurch und auch durch die Einsparung des in vie­ len Fällen erforderlichen Relaisventiles erhebliche Kosten­ vorteile gegeben.

Beispielsweise können an der Hinterachse eines Zugfahrzeuges gegenüber herkömmlich verwendeten Blockierschutz-Drucksteuer­ ventilen folgende Geräte eingespart werden bzw. kleinere Geräte Verwendung finden:
1 Relaisventil
1 Blockierschutz-Drucksteuerventil
1 Schnellöseventil

Bei Verwendung eines zusätzlichen 3/2-Ventiles werden eine mechanische Differentialsperre und eine teuere Diebstahl- Sicherung gespart. Schließlich kann ein lastabhängiges Bremsdrucksteuergerät ein kleines Bauvolumen aufweisen.

Claims (5)

1. Drucksteuerventil-Aggregat für eine Bremsblockierschutzeinrich­ tung von Kraftfahrzeug-Radbremsen, das von einem Steuerdruck betä­ tigbar ist, der den Bremsdruck für wenigstens einen Radbremszylinder steuert und der in einem direkt proportionalen Verhältnis zu einem Reaktionsdruck in einer einerseits an eine Vorratsleitung, anderer­ seits an eine Entlastungsstelle anschließbaren Druckwechselkammer steht, die von einer Schaltmembran begrenzt ist, die einerseits un­ ter Steuerdruck Schaltglied eines Relaisventils oder eines Schnellöseventils ist und andererseits wie der Schließkörper eines Schnellöseventils Überwachungsglied für eine Bremszylinder-Leitung mit der Außenluft ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zugang zu den Bremszylinder-Leitungen (26, 27) 2-Wege-Ventile (18, 19; 35, 36, 37) eingesetzt sind, daß ferner zum Betätigen der 2-Wege-Ventile (18, 19; 35, 36, 37) bestimmte Magnetventile (29, 30, 31) unterhalb des Relaisventils (9) und unterhalb der 2-Wege-Ventile (18, 19; 35, 36, 37) angeordnet sind und daß alle Ventile (9, 18, 19, 29, 30, 31; 35, 36, 37) in einem gemeinsamen Gehäuse (50, 28) angeordnet sind und eine einzige, gemeinsame, rückschlagventilüberwachte Außenluft­ verbindung (32) an der Unterseite des Aggregats aufweisen.

2. Drucksteuerventil-Aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die 2-Wege-Ventile (18, 19; 35, 36, 37) gegenüberliegend bzw. T-förmig zueinander um das Relaisventil (9) angeordnet sind.

3. Drucksteuerventil-Aggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das gemeinsame Gehäuse ein Oberteil (50) und ein Unterteil (28) hat und daß in dem Unterteil die Magnetventile (29, 30, 31) angeordnet, vorzugsweise eingepreßt sind und daß außerdem durch Stege bzw. Rippen (44, 45, 46) ein Hohlraum (43) geschaffen ist, der als Dämpferkammer zur Geräuschdämpfung für die Entlüftungs­ vorgänge wirksam ist.

4. Drucksteuerventil-Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß sämtliche Entlüftungskanäle mit stetigem Gefälle zu der gemeinsamen rückschlagventilüberwachten Außenluftver­ bindung (32) an der tiefsten Stelle des Gehäuse-Unterteils (28) aus­ geführt sind.

5. Drucksteuerventil-Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Magnetventile (29, 30, 31) innerhalb des Gehäuseunterteiles (28) über einen zentralen Stecker (47) elek­ trisch ansteuerbar sind.