CN104724094A - 用于在气动的制动系统中控制制动缸的压力加载的制动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在气动的制动系统中控制制动缸的压力加载的制动装置，该制动装置具有安置在阀壳体(3)中的气动先导控制单元(1)，用于操纵中继阀(2)以控制制动压力(C)，其中布置在中间的传递操纵力的平衡梁(8)与用于取决于车辆的负载状态而使支座(10)移动的装置共同作用，这些装置在高速制动时连续地根据充分利用最大允许的附着力的制动压力-速度-特征曲线而使支座(10)移动。

Description

用于在气动的制动系统中控制制动缸的压力加载的制动装置
本申请是基于2011年01月10日所提交的申请号为200980126755.3、发明名称为“用于在气动的制动系统中控制制动缸的压力加载的制动装置”的发明的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种用于在气动的制动系统中控制制动缸的压力加载的制动装置，其具有安置在阀壳体中的气动先导控制单元，用于操纵中继阀以控制制动压力，其中布置在中间的传递操纵力的平衡梁与用于取决于车辆的负载状态而使支座(Widerlager)移动的装置共同作用，这些装置在高速制动-特别是紧急制动-时连续地根据充分利用最大允许的附着力的制动压力-速度-特征曲线而使支座移动。
背景技术
本发明的使用领域扩展到气动的制动系统中，特别是用于轨道车辆的制动系统，在这些系统中通过电子控制使得在制动气缸中的制动缸要求和制动压力之间的传递系数具有负载校正。但是本发明也可以应用在没有负载校正的车辆中。为了取决于车辆的负载状态实施制动，在压力调节器中对一种代表该负载状态的负载信号进行调节，该压力调节器取决于电子控制的制动器的电的制动压力要求信号而产生用于制动的先导控制压力。然而大多情况下不间断地对制动进行负载校正并且调节范围被缩小。
由DE 10 2004 024 462 A1得出一种技术上的解决方案，其由此消除上述的缺点，即选择装置将相应于更大的先导控制压力的力传递到取决于车辆的负载状态借助于调节装置可改变传动比的、以平衡梁的形式的操纵中继阀的传动装置上，从而使被控制的制动压力相应于传动装置的传动比与车辆的负载状态保持一致。
在车辆高速制动的情况下产生特别的需求。在轨道车辆中当高速制动时特别为了减小输入到制动盘中的能量和降低防滑装置的断开可能性，通常在高速范围中、也即大多情况下在200km/h以上时减小制动压力。这称作为所谓的高-低-制动。在速度更高时，这种转换也在两级中进行。制动压力的转换通过在安全技术上定义明确的信号实现，该信号在大部分情况下由制动系统的防滑装置产生，这是因为防滑装置相应于通用的分类而具有必需的速度。
然而在迄今为止的技术方面，国际性的标准证实是有问题的，这些标准在上述的用于确定最大制动压力的高速范围中规定了预先引入的最大的附着力利用率。该附着力利用率在包括车辆重量的情况下引起了最大允许的减速度(负加速)和进而引起了制动力。最大所允许的可充分利用的附着力从达到高速范围起线性地随着进一步提高的速度而减小。
直至现在，如上所述，制动压力逐级地转换，也就是在制动运行中提高制动力，从而不超过这种附着力极限。然而因此要失去可能的制动力，这种可能的制动力在直至达到附着力界限为止是还可能加以充分利用的。
发明内容
因此本发明的目的在于，在这种类型的制动装置中改善用于高速制动的附着力利用率。
该目的由根据权利要求1的前序部分所述的制动装置联系其特征部分来实现。后续的从属权利要求进一步给出优选的改进方案。
本发明包括这种技术原理，即在这种类型的具有通过平衡梁所操纵的中继阀的制动装置中，它的支座的移动在高速制动时根据充分利用最大允许的附着力的制动压力-速度-特征曲线连续地进行。
根据本发明的解决方法的优点特别在于，已知的具有集成在阀壳体中的压力限制阀的制动装置以及中继阀利用根据本发明的控制能够以简单的方式适应制动力的更佳的利用率。因此制动力不再逐级地在达到预定义的极限速度时转换，而是原则上进行平衡梁的支座的、取决于速度的移动并且进而相应于最大允许的和进而是能充分利用的附着力进行连续地调整。这在控制技术上由此可以实现，即根据制动压力-速度-特征曲线连续地改变在平衡梁处的杠杆传动比。
优选地，制动压力-速度-特征曲线存储在和用于使支座移动的装置相连接的电子控制单元中。控制单元提供电控制信号以用于操纵用于使支座移动的装置。
根据第一个实施方案，可以将用于使支座移动的装置设计为具有电机驱动装置的蜗杆传动装置。优选地，由在制动系统的范畴内存在的防滑装置所提供的速度信号用于控制该电机驱动装置以便对支座进行定位。这种技术上的解决方法的优点首先在于，机构在电移动功能发生故障的情况下由于自身识别而保持在车辆的负载测量的最后的状态中，以致于一方面不会出现制动故障并且另一方面在大部分情况下不会出现制动力过大。
根据第二个实施方案，用于使支座移动的装置也可设计为通过弹簧复位的气动的气缸单元。该替换方案虽然需要压缩空气作为驱动能量，然而其在气动的制动系统的范畴中可供使用，从而可以以简单的方式实现对于用于使支座移动的装置的实用性。用于加载气缸单元所必需的控制压力根据EP-转换器或模拟阀确定，其电控制又可以在使用由防滑装置提供的速度信号的情况下实现。这种技术上的解决方法的优点在于，在控制压力发生故障时，或者在气缸单元中使最后预设的控制压力保持关断，或者支座在此情况下通过复位的弹簧的影响以平衡梁的最小的压力传动状态运行，从而因此确保了必需的安全性。
根据第三个实施方案提出，用于使支座移动的装置根据可电控制的比例磁铁的类型设计。比例磁铁是具有模拟的路径-电流性能的直流电起重磁铁，从而对此支座可以根据馈电情况成比例地移动。在控制电流发生故障时可以通过集成的复位弹簧的影响使支座占据更高或更低的终端位置，以便满足安全技术上的需求。为了控制比例磁铁以便对支座进行定位，在此也可以采用由防滑装置所提供的速度信号。
速度信号在所有前述的实施方案中都被输送至电子控制单元，该电子控制单元根据当前速度的制动压力-速度-特征曲线而分配各自的制动压力，该制动压力确保了制动期间最大的附着力利用率，特别是确保了制动。制动压力-速度-特征曲线可以对车辆特定地通过试验确定。假如其他的可变的影响因素、例如不同的车辆重量对制动过程产生影响，那么可以通过制动压力-速度-特征曲线的曲线族构成产生影响的标准。
为了使得支座的可移动性变得容易，支座应设计为滚动轴承，悬挂梁(Schwebebalken)抵靠在滚动轴承的圆周上。就此而言，接触位置构成平衡梁的摆动点。滚动轴承可旋转地放置在集成在阀壳体中的移动块上，该移动块又可从前面示范性说明的、用于使支座移动的装置上运动出来，并且因此支座本身是可运动的。
附图说明
其它的、改进本发明的措施在下面与对本发明的优选的实施例的说明一起根据附图详细地进行描述。图中示出：
图1是在制动期间对于最大附着力利用率的制动力-速度-特征曲线
的图解示意图，和
图2是用于对传动比的根据图1实现的控制进行转换的制动装置。
具体实施方式
根据图1从极限速度Vmax>V转换(VUmschalt)出发，将用于对制动缸加载的制动压力C从低制动压力C1提高至更高的制动压力C2，以便在低速时达到更高的附着力利用率和在更高的速度时阻止防滑装置的不期望的松开。极限速度V转换在实施例中为200km/h。然而从达到极限速度V转换起，制动压力C2并不逐级地提高到更高的制动压力C2(虚线)，而是根据最大的附着力利用率。就此而言在达到极限速度V转换时，制动压力C线性地随着继续上升的速度而增大。因为国际交通的标准规定，即应出现最大的附着力利用率，以便改善车辆的制动性能。这如图解示意图示出的那样导致最大允许的制动力，该制动力不能被超过，以便因此也不超过附着力极限。
在图2中在用于控制制动缸的压力加载的制动装置中示出了前述的需求的仪器技术方面的转换。制动装置包括气动先导控制单元1以及在其上操纵的中继阀2，这两者共同安置在同一个阀壳体3中。
气动的先导控制单元1包括由活塞4所界定的先导控制室5，该先导控制室可以根据所期望的制动作用取决于控制而加载通常为0-3.8bar的先导控制压力。活塞4通过复位弹簧6在缺少先导控制压力时到达规定的起始位置中。活塞杆7将活塞4的状态传递到在此铰接地连接的平衡梁8的一个端部上。平衡梁8将由先导控制单元1生成的操纵力传递到中继阀2的操纵挺杆9上，其中平衡梁8通过抵靠在支座10处而可偏转。中继阀2根据操纵力(以已知的方式)控制制动压力C，利用该制动压力对(未进一步示出的)制动气缸进行加载。
支座10能够沿着平衡梁8的纵向延伸方向移动(双箭头)，为此设有用于移动的装置。在本实施例中，用于使支座10移动的装置包括简单地起作用的活塞-气缸-单元11，其通过弹簧12复位。在对活塞-气缸-单元11进行加载时，可旋转地安装在移动块13上的支座10在中继阀2的方向上运动，该支座在此设计为滚动轴承，从而缩短了平衡梁8的左侧的杠杆臂。假如与此相反，活塞-气缸-单元11又排气，那么移动块13通过复位的弹簧12的力作用在先导控制单元1的方向上运动，从而延长了平衡梁8的左侧的杠杆臂。对此可以不取决于为先导控制单元1预设的先导控制压力对中继阀2的操纵力产生影响。这种影响，也就是说，对活塞-气缸-单元11的加载程度根据车辆的负载状态实现。车辆的高负载，例如通过相应的高的车辆载重量，导致了支座10的相应的大的左移，以便产生对于中继阀2的操纵挺杆9的更小的操纵力。因此在考虑车辆当前的负载状态的情况下进行制动。
在从200km/h起的高速制动时，根据图1的根据充分利用最大允许的附着力的制动压力-速度-特征曲线来控制用于使支座10移动的装置。制动压力-速度-特征曲线储存在规定了用于活塞-气缸-单元11的控制压力的电子控制单元14中。为了控制活塞-气缸-单元11，电子控制单元14也处理当前的由车辆的(未进一步示出的)防滑装置所提供的当前的速度信号。
本发明并不局限于前述优选的实施例。更确切地说，由此产生的变型方案也是可以考虑的，这些变型方案一并被后续的权利要求的保护范围所涵盖。所以例如也可能的是，只要这样的替换解决方法确保了制动装置的操纵安全性，则用于使支座10移动的装置可以以另外的方式，例如根据电机驱动的蜗杆传动装置的类型进行设计或设计成可电控制的比例磁铁，这由此实现，即在驱动能量中断时将支座转换到规定的状态中或至少保持在当前的位置上。
参考标号表
1 先导控制单元
2 中继阀
3 阀壳体
4 活塞
5 先导控制室
6 复位弹簧
7 活塞杆
8 平衡梁
9 操纵挺杆
10 支座
11 活塞-气缸-单元
12 弹簧
13 移动块
14 控制单元

Claims (11)

1.一种用于在气动的制动系统中控制制动缸的压力加载的制动装置，所述制动装置具有安置在阀壳体(3)中的气动先导控制单元(1)，用于操纵中继阀(2)以控制制动压力(C)，其中布置在中间的传递操纵力的平衡梁(8)与用于使支座(10)移动的装置共同作用，其特征在于，所述用于使所述支座(10)移动的装置在高速制动时连续地根据充分利用最大允许的附着力的制动压力-速度-特征曲线而使所述支座(10)移动。
2.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述制动压力-速度-特征曲线储存在和所述用于使所述支座移动的装置相连接的电子控制单元(14)中。
3.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述用于使所述支座(10)移动的装置设计为具有电机驱动装置的蜗杆传动装置。
4.根据权利要求3所述的制动装置，其特征在于，由防滑装置所提供的速度信号用于控制所述电机驱动装置以便对所述支座(10)进行定位。
5.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述用于使所述支座(10)移动的装置设计为通过弹簧(12)复位的气动的活塞-气缸-单元(11)。
6.根据权利要求4所述的制动装置，其特征在于，为了对所述活塞-气缸-单元(11)进行加载所必需的控制压力确定模拟阀或EP-转换器，所述模拟阀或EP-转换器的电控制通过所述由所述防滑装置所提供的速度信号实现。
7.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述用于使所述支座(10)移动的装置根据可电控制的比例磁铁的类型设计。
8.根据权利要求7所述的制动装置，其特征在于，所述由所述防滑装置所提供的速度信号用于控制比例阀以便对所述支座(10)进行定位。
9.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述平衡梁(8)的所述支座(10)由滚动轴承构成，所述平衡梁(8)抵靠在所述滚动轴承的圆周上，并且所述滚动轴承可旋转地放置在集成在所述阀壳体(1)中的移动块(13)上。
10.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，为了确保运行安全，使所述用于使所述支座移动的装置在驱动能量中断时变换到限定的状态中或保持在当前的位置中。
11.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述电子控制单元(14)取决于车辆的负载状态实施所述支座(10)的移动。
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