CN107771139B - 机动车用驻车制动机构及其控制阀机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车用驻车制动机构(1)的控制阀机构(20)，其包括：壳体(60)，该壳体包括气缸室(62)和壳体室(64)；在所述壳体(60)的气缸室(62)中引导的切换活塞(66)；弹簧(21)，借助于该弹簧对所述切换活塞(66)进行弹簧加载；第一接口(20a)和第二接口(20b)，该第一接口和第二接口与所述壳体室(64)连接；以及第三接口(20c)，该第三接口与所述气缸室(62)连接；其中，所述切换活塞(66)具有第一活塞环(68)和第二活塞环(70)，该第一活塞环(68)在所述气缸室(62)中引导，该第二活塞环(70)在所述气缸室(62)外部处于所述壳体室(64)中，其中，在第一切换位置中，所述第二活塞环(70)将所述气缸室(62)相对于所述壳体室(64)密封；在至少一个第二切换位置中，所述气缸室(62)和所述壳体室(64)相互连接，其中，在所述第一切换位置中，所述第一活塞环(68)和所述第二活塞环(70)的气动有效面积基本上相同。此外，本发明还涉及一种机动车用驻车制动机构(1)。

Description

机动车用驻车制动机构及其控制阀机构
技术领域
本发明涉及一种用于机动车用驻车制动机构的控制阀机构，其包括：壳体，该壳体包括气缸室和壳体室；在所述壳体的气缸室中引导的切换活塞；弹簧，借助于该弹簧对所述切换活塞进行弹簧加载；第一接口和第二接口，该第一接口和第二接口与所述壳体室连接；以及第三接口，该第三接口与所述气缸室连接。此外，本发明还涉及一种机动车用驻车制动机构。
背景技术
目前，商用车(包括挂车在内)以及轨道车辆的驻车制动器(也称为基础制动器)通常配备有弹簧蓄能制动缸，其在释放位置给弹簧压缩腔施加压缩空气并且由此将弹簧保持张紧，而为了驻车制动使弹簧压缩腔排气、亦即与大气压力连通，从而制动缸在弹簧作用下产生制动力(参见博世的机动车技术手册，第22版，杜塞尔多夫，1995年，第648页)。
由文献DE 10 2009 059 816 A1已经公开了这种类型的机动车用驻车制动机构，其具有双稳的控制阀机构。
由文献WO 2014/009457 A1公开了这种类型的用于机动车用驻车制动机构的控制阀机构。
发明内容
本发明的任务在于，以有利的方式改进开始所述类型的用于机动车用驻车制动机构的控制阀机构，特别是如下进行改进：使得控制阀机构可以更简单地构成并且特别是结合所谓的伸缩制动功能提供关于工作性能和切换点方面的更好的调节能力。
按照本发明，该任务通过根据本发明的驻车制动机构解决。根据该方案设定，用于机动车用驻车制动机构的控制阀机构包括：壳体，该壳体包括气缸室和壳体室；在所述壳体的气缸室中引导的切换活塞；弹簧，借助于该弹簧对所述切换活塞进行弹簧加载；第一接口和第二接口，该第一接口和第二接口与所述壳体室连接；以及第三接口，该第三接口与所述气缸室连接；其中，所述切换活塞具有第一活塞环和第二活塞环，该第一活塞环在所述气缸室中引导，该第二活塞环在所述气缸室外部处于所述壳体室中，其中，在第一切换位置中，所述第二活塞环将所述气缸室相对于所述壳体室密封；在至少一个第二切换位置中，所述气缸室所述壳体室相互连接，其中，在所述第一切换位置中，所述第一活塞环和所述第二活塞环的气动有效面积基本上相同。
本发明基于如下构思：通过设计切换活塞的两个活塞环的尺寸来影响控制阀机构的可调节性。由于在第一切换位置中第一活塞环和第二活塞环的气动有效面积基本上相同，所以可以准确度高地调节控制阀机构的响应性能和切换点。特别是，通过选择弹簧能够调节控制阀机构的响应性能。该控制阀机构可以是气动控制阀。特别是，该控制阀机构可以是3/2换向阀。
由于在第一切换位置中第一活塞环和第二活塞环的气动有效面积基本上相同，所以可以给控制阀机构的所有入口或出口供应压缩空气并且在此不会有害地影响具有本发明的控制阀机构的气动制动装置、即特别是将驻车制动机构从行驶位置转换为驻车制动位置或者到达切换点的附近。这特别是结合所谓的伸缩制动功能(仅仅挂车被制动)是有利的。也就是说，在驻车制动机构的行驶状态期间，可以与释放的驻车制动器无关地操控和激活驻车制动机构的挂车控制模块，并且，由于本发明的控制阀机构的设计，即使有相应地压力施加于控制阀机构的全部入口上也不会导致从行驶位置转换到驻车制动位置并且特别是也不到达切换点附近。
在本发明的另一设计方案中可以设定，如果切换活塞处于第一切换位置，那么气缸室借助于设置在第二活塞环上的密封件相对于壳体室密封。密封件例如可以通过O形环或硫化上的密封件构成。由此可以实现气缸室和壳体室的简单和可靠的密封。此外，通过该简单的结构提高了控制阀机构的可靠性。
密封件可以处于第二活塞环的面向气缸室的环面中。由此得到如下优点：即在从第一切换位置转换到第二切换位置以及反过来从第二切换位置转换到第一切换位置时，密封件不会在壁上滑动摩擦，而是仅仅在第一切换位置中抵靠并且在其他情况下是自由的。由此也改善了密封件的寿命及其密封效果。
在从气缸室到壳体室的过渡部上可以通过壳体中的直径扩展设置突肩，所述密封件在第一切换位置中密封地抵靠在该突肩上。由此在第一切换位置中实现了气缸室和壳体室的可靠封闭效果和密封。
该突肩可以具有环绕的突出部。特别是可以设定，在第一切换位置中，所述环绕的突出部和所述密封件上下布置或相互抵靠。由于在第一切换位置中密封件不是安放在该突肩的平的面上，而是安放在阶台结构、如环绕的突出部上，因此可以改善密封效果。
在从气缸室到壳体室的过渡部上通过直径扩展设有突肩，在该突肩上设置密封元件，特别是，该密封元件是O形环或硫化上的密封件。
第二活塞环在第二切换位置中密封地抵靠在该密封元件上，特别是，该第二活塞环具有环绕的突出部，该环绕的突出部密封地抵靠在该密封元件上。
此外可以设定，在第一活塞环的径向面中设置第二密封件，该第二密封件抵靠气缸室的壁。由此，在第一活塞环的区域中提供可移动的密封。因此，视所述切换活塞的切换位置而定，增大或减小通过该切换活塞和气缸室限定的环形室。第二密封件用于使环形室相对于控制阀机构的壳体中的处于活塞环的背向环形室的侧上的部件密封。
第二密封件可以是唯一的抵靠气缸室的壁的密封件。由此总体上在该切换活塞运动时产生更少摩擦。由此，也提高了该控制阀机构的调节能力，因为在该切换活塞运动时的较少摩擦使得能够选择切换点的更高的带宽。也可以考虑的是，例如仅仅通过经由第三接口施加压力仍可以将切换活塞稳定地保持在第一切换位置中，因为通过第一活塞环和第二活塞环的气动有效面积的尺寸设计，施加的压力本身首先不影响切换位置。
弹簧可以设置在弹簧室中，该弹簧室通过第二密封件与气缸室气动隔离。由此简化了控制阀机构的结构。
弹簧室可以具有另一接口。由此可以通过该弹簧室以气动方式操控所述切换活塞。
此外可以设定，第二活塞环在第二切换位置中封闭所述第一接口。由此，可以在第二切换位置中将第一接口相对于第二接口密封。
除此之外，本发明还涉及一种机动车用驻车制动机构，其具有至少一个控制阀机构。该驻车制动机构的控制阀机构是上面描述的控制阀机构或者是该控制阀机构的可能的实施方式之一。
附图说明
现在借助于附图中示出的实施例进一步阐述本发明的另外的细节和优点。附图示出：
图1：本发明的驻车制动机构的第一实施例的示意图，其具有本发明的处于驻车位置的控制阀机构的实施例；
图2：图1中示出的驻车制动机构的示意图，其具有本发明的处于行驶位置的控制阀机构的实施例；
图3：控制阀机构的图1和图2中示出的实施例的示意图，其处于第一切换位置；
图4：控制阀机构的图1和图2中示出的实施例的示意图，其处于第二切换位置；以及
图5：控制阀机构的图1和图2中示出的实施例的示意图，其处于第三切换位置。
具体实施方式
图1示出本发明的机动车用驻车制动机构的一个实施例的示意图。
图1示出本发明的机动车用驻车制动机构1的第一实施例的示意图。
所述驻车制动机构1具有止回阀10，该驻车制动机构1借助于该止回阀附接于未进一步示出的压缩空气供应装置。
在所述止回阀10的下游可以设置过滤单元12和节流装置14。
所述驻车制动机构1还具有可电控制的第一电磁阀16和可电控制的第二电磁阀18，在所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的出口上连接有可气动控制的控制阀20作为控制阀机构20。
这两个电磁阀16和18经由所述止回阀10与车辆的未示出的压缩空气源连接，通过该压缩空气源可输入压缩空气。
这两个电磁阀16和18分别通过弹簧17或19处于静止位置。
电磁阀16构成为所谓的2/2换向阀。该电磁阀16通过弹簧17是单稳的，亦即在静止位置中稳定。
但是原则上也可以考虑的是，该电磁阀16构成为3/2换向阀。这样的方案例如在文献DE 10 2008 007 877 B3中公开。
电磁阀18是所谓的3/2换向阀。该电磁阀18同时构成为具有集成的节流装置的控制和排气阀机构。该电磁阀18通过弹簧19是单稳的，亦即在静止位置中稳定。
也可以考虑的是，电磁阀18可以构成为简单的、单稳的2/2换向阀(那么没有排气功能)。
同样，所述可气动控制的控制阀20通过至少一个弹簧21处于静止位置。
该控制阀20构成为3/2换向阀。然而，该控制阀20通过其连接方式双稳地构成。
在图1中分别示出静止位置，在所述静止位置中，相应的阀16、18或20未激活。
驻车制动机构1在此处于驻车模式下。
第一电磁阀16具有入口16a和出口16b。
类似地，第二电磁阀18具有入口18a、出口18b和排气出口18c。
在示出的静止位置中，电磁阀16将入口16a与出口16b连接。
在示出的静止位置中，第二电磁阀18将入口18a锁闭并且将出口18b与排气出口18c连接。相反，在激活的位置中，第二电磁阀18将入口18a与出口18b连接，而将排气出口18c锁闭。
所述可气动控制的控制阀20同样具有三个接口，亦即入口20a、出口20b和另一接口20c。所述入口20a经由连接管路22,22'与第一电磁阀16的出口16b连接。所述出口20b经由连接管路24,24'与选高阀26的入口26a连接，而接口20c经由连接管路28,28'与第二电磁阀18的出口18b连接。
在示出的静止位置中，所述可气动控制的控制阀20将入口20a锁闭并且将出口20b与接口20c连接。相反，在控制阀20的激活位置中，入口20a与出口20b连接，并且接口20c被锁闭。
所述可气动控制的控制阀20可以是普通的气动阀。所述可气动控制的控制阀20也可以是可气动控制的伺服阀。最后，该控制阀20也可以是可电控制的，亦即可以是双稳的、可电控制的电磁阀。
从管路28分支出另一管路28"，该另一管路与选高阀26的入口26b连接。
在该管路28中还设有快速排气阀30，该快速排气阀可以是EES阀。
从管路22分支出的连接管路22"'通往排气阀32(该排气阀是2/2换向阀(电磁阀))并且与该排气阀的入口32a连接。该排气阀32还具有排气出口32b。在示出的位置中，排气出口32b被锁闭。该排气阀32通过弹簧33处于静止位置。该电磁阀32通过弹簧33是单稳的，亦即在静止位置中稳定。
从选高阀26的出口26c起，管路34将该选高阀26与中继阀36的控制入口36a连接。
中继阀36的另一控制入口36b与气动管路38'连接，该气动管路是车辆的制动踏板的气动控制管路并且被施加车辆的行车制动器的压力。
中继阀36的接口36c经由连接管路38与所述止回阀10连接并且由此附接于压缩空气供应装置。
中继阀36的出口36d借助于输入管路40,40'与机动车或牵引车的气动制动装置42连接并且与另一管路44连接。
机动车或牵引车的气动制动装置42可以具有弹簧蓄能制动缸的压力室(未进一步示出)。如果给弹簧蓄能制动缸的所述压力室施加压缩空气，那么弹簧蓄能制动器释放。反过来，如果所述压力室排气，那么通过弹簧蓄能制动缸的弹簧激活驻车制动器。
在中继阀36下游除了机动车或牵引车的气动制动装置42之外还设置挂车控制模块46。
该挂车控制模块46在此如下连接：
从管路40分支出管路40"，该管路40"与选低阀48的入口48a连接。该选低阀48的第二入口48b经由管路24,24"与所述控制阀20的入口20b连接。
该选低阀48的出口48c经由管路50与选高阀52的入口52a连接。
该选高阀52的另一入口52b与管路22"连接，在该管路22"中设置3/2换向阀54(其可以如电磁阀18那样构成)。在示出的位置中，接口54a、54b相互连接。
通过接口54c可以排气。
挂车控制模块46又经由管路56附接于所述选高阀52的接口52c。
在图3至5中详细示出控制阀20。
在此，图3示出控制阀机构20、亦即控制阀20，其处于如下位置：在该位置中该控制阀20处于驻车模式下，也参见图1。
该控制阀20具有壳体60，该壳体包括气缸室62以及壳体室64。
切换活塞66在壳体60的气缸室62中引导。借助于弹簧21对所述切换活塞66进行弹簧加载。
如上所述，控制阀20具有接口20a、20b以及20c。第一接口20a和第二接口20b与壳体室64连接。第三接口20c与气缸室62连接。
切换活塞66具有第一活塞环68和第二活塞环70。第一活塞环68在气缸室62中被引导，第二活塞环70可以在气缸室62外部处于壳体室64中。
对于控制阀20基本上存在两个关键的切换位置。
在第一切换位置中，通过第二活塞环70将气缸室62相对于壳体室64密封，参见图5。在该第一切换位置中，第一活塞环68和第二活塞环70的气动有效面积基本上相同。
在第二切换位置中，气缸室62和壳体室64相互连接，参见图3。
图4示出从第一切换位置到第二切换位置的过渡。
如果切换活塞66处于第一切换位置中，那么气缸室62借助于设置在第二活塞环70上的密封件72相对于壳体室64密封。
在此，密封件72处于第二活塞环70的面向气缸室62的环面74中。
在从气缸室62到壳体室64的过渡部上，在壳体60中通过直径扩展设有突肩76，在所述第一切换位置中，密封件72密封地抵靠在该突肩上。
该突肩76具有环绕的突出部78。
此外，在第一活塞环68的径向面80中设置第二密封件82，该第二密封件抵靠气缸室62的壁84。
该第二密封件82是唯一的抵靠气缸室62的壁84的密封件82。
弹簧21设置在弹簧室86中，该弹簧室通过所述第二密封件82与气缸室62气动隔离。
弹簧室86具有另一出口88。该出口88用于压力补偿并且将弹簧室86与大气连接。原则上可以设定，该出口88也构成为另一控制入口。然而这不是强制必需的。
如图5所示，在第二切换位置中，第二活塞环70封闭所述第一接口20a。为此，在第二活塞环70中在背向气缸室62的侧上设有橡胶插件90。
在下文中阐述图1和图2的驻车制动机构1的作用方式。
该机构具有两个安全的、稳定的状态，亦即正常行驶状态和激活驻车制动器的状态(如图1所示)。在供电失灵时，紧接在该失灵之前的状态得以稳定地保持。
安全功能通过双稳的控制阀20实现。该控制阀20通过弹簧21保持在图1示出的驻车位置中。该控制阀20的接口20b和20c相互连接并且经由快速排气阀30和第二电磁阀28通过入口18b朝其排气出口18c排气。
该控制阀20未激活并且通过弹簧21处于示出的位置中。这是控制阀20的两个稳定的状态之一。
在驻车位置中，在正常情况下在管路38上没有压力(行车制动器未激活)，从而大气压力到达中继阀36的气动控制入口36a和36b。由此使得该中继阀排气，从而气动制动装置42的弹簧蓄能制动缸的弹簧室也被排气并且由此施加或激活驻车制动器。
在驻车制动器未激活的情况下、亦即在如图2所示的行驶状态下，控制阀20被切换为导通(或接通)、亦即激活。于是，入口20a与出口20b连接。
经由激活的控制阀20，压力从压力介质源经由止回阀10也到达中继阀36的控制入口36a，该中继阀切换为导通并且由此机动车或牵引车的行车制动器的弹簧蓄能制动缸的弹簧室经由管路40、40'施加压力并且由此释放行车制动器。由此实现安全功能，亦即两个上述的运行状态分别自身是稳定的，而与电磁阀16和18的供电状态无关。
从驻车制动切换到行驶状态
通过操作第二电磁阀18，使得该第二电磁阀的入口18a与出口18b连接。由此，压缩空气从压力介质源经由止回阀10到达控制阀20的接口20c，从其出口20b到达管路24。但是同时，在选高阀26上已经存在经由管路28"输入的高压。
因为电磁阀16也切换为导通并且在入口20a上存在压力，所以控制阀20切换为导通并且入口20a与出口20b连接。
于是，该阀18又可以返回到静止位置中，或者，该阀18占据哪个位置对于行驶状态是无关紧要的。
经由选高阀26，来自出口20b的压力到达中继阀36的控制入口36a，该中继阀36切换为导通并且因此使该压力从其入口36c经由管路40、40'到达弹簧蓄能制动缸的弹簧室，从而释放机动车或牵引车的行车制动器。于是，该控制阀20处于通过压力保持的、稳定的第二位置中。
从行驶状态切换到驻车制动
从行驶状态到驻车制动的切换通过第一电磁阀16并且通过第二电磁阀18、快速排气阀30以及通过排气阀32实现。如果激活第一电磁阀16，那么其入口16a和其出口16b锁闭。此外，第二电磁阀18如此切换，以至于入口18a锁闭并且出口18b和18c相互连接。由此，压力可以经由快速排气阀30和电磁阀18的排气出口18c排出。因为排气阀32也如此切换，以至于入口33a和出口32b相互连接，从而通过排气出口32b可以排气，所以通往控制阀20的管路中的压力下降。
一旦该压力达到预定的阈值(该阈值主要可通过弹簧21的力设定)，那么控制阀20切换回到图1所示的静止位置中。
伸缩制动功能
在该功能中，仅仅挂车的制动器通过挂车控制模块46激活。气动制动装置42保持在行驶状态中。
换言之，控制阀机构20如此切换，以至于中继阀36切换为导通并且运行压力经由管路38施加于气动制动器42并且从而使得该气动制动装置42打开、亦即处于行驶状态下。
在实施伸缩制动功能期间，经由挂车控制模块46的分支管路56给挂车控制模块46的至少一个控制入口施加压力。
电磁阀16关闭并且电磁阀18和32打开。
控制阀20也打开、亦即接口20a和20b相互连接。
运行压力经由管路28"施加于中继阀36的控制入口36a，从而该中继阀切换为导通并且气动制动装置42经由管路38供以压缩空气并且从而打开。
因此，压缩空气同样经由管路28"施加于出口20c。
基于如下事实：即第一活塞环和第二活塞环的气动有效面积基本上相同，因此控制阀机构20保持对于行驶位置必要的位置并且不转换。
在管路24中同样存在压力。因此，在挂车控制模块46的分支管路56也具有存在于管路24中的压力。
在实施伸缩制动功能期间，经由输入管路22"输入的压缩空气借助于排气阀54调节到一定的压力。因为在选高阀26上经由入口26b施加较高的运行压力，所以该较高的压力在选高阀26中享有优先权。
因为在选低阀48中在出口48a上同样存在较高的运行压力，所以该选低阀48切换为导通并且处于管路24,24"中的压缩空气到达挂车控制模块46，从而激活该挂车控制模块46并且挂车的制动器制动。

Claims (15)

1.一种用于机动车用驻车制动机构(1)的控制阀机构(20)，其包括：
壳体(60)，该壳体包括气缸室(62)和壳体室(64)；
在所述壳体(60)的气缸室(62)中引导的切换活塞(66)；
弹簧(21)，借助于该弹簧对所述切换活塞(66)进行弹簧加载；
第一接口(20a)和第二接口(20b)，该第一接口和第二接口与所述壳体室(64)连接；以及
第三接口(20c)，该第三接口与所述气缸室(62)连接；
其中，所述切换活塞(66)具有第一活塞环(68)和第二活塞环(70)，该第一活塞环(68)在所述气缸室(62)中引导，该第二活塞环(70)在所述气缸室(62)外部处于所述壳体室(64)中，其中，在第一切换位置中，所述第二活塞环(70)将所述气缸室(62)相对于所述壳体室(64)密封；在至少一个第二切换位置中，所述气缸室(62)和所述壳体室(64)相互连接，
其特征在于，在所述第一切换位置中，所述第一活塞环(68)和所述第二活塞环(70)的气动有效面积基本上相同。
2.根据权利要求1所述的控制阀机构(20)，其特征在于，如果所述切换活塞(66)处于第一切换位置中，那么所述气缸室(62)借助于设置在所述第二活塞环上的密封件(72)相对于所述壳体室(64)密封。
3.根据权利要求2所述的控制阀机构(20)，其特征在于，所述密封件(72)处于所述第二活塞环(70)的面向所述气缸室(62)的环面(74)中。
4.根据权利要求3所述的控制阀机构(20)，其特征在于，在从气缸室(62)到壳体室(64)的过渡部上通过壳体(60)中的直径扩展设置突肩(76)，所述密封件(72)的至少一个元件在所述第一切换位置中密封地抵靠在该突肩上。
5.根据权利要求4所述的控制阀机构(20)，其特征在于，所述突肩(76)具有环绕的突出部(78)。
6.根据权利要求3所述的控制阀机构(20)，其特征在于，在从气缸室(62)到壳体室(64)的过渡部上通过壳体(60)中的直径扩展设置突肩(76)，在该突肩上设置密封元件。
7.根据权利要求6所述的控制阀机构(20)，其特征在于，所述密封元件是O形环或硫化上的密封件。
8.根据权利要求6所述的控制阀机构(20)，其特征在于，所述第二活塞环在所述第二切换位置中密封地抵靠在该密封元件上。
9.根据权利要求8所述的控制阀机构(20)，其特征在于，所述第二活塞环具有环绕的突出部，该突出部密封地抵靠在该密封元件上。
10.根据上述权利要求中任一项所述的控制阀机构(20)，其特征在于，在所述第一活塞环(68)的径向面(80)中设置第二密封件(82)，该第二密封件抵靠所述气缸室(62)的壁(84)。
11.根据权利要求10所述的控制阀机构(20)，其特征在于，所述第二密封件(82)是唯一抵靠所述气缸室(62)的壁(84)的密封件(82)。
12.根据权利要求10所述的控制阀机构(20)，其特征在于，所述弹簧(21)设置在弹簧室(86)中，该弹簧室通过所述第二密封件(82)与所述气缸室(62)气动隔离。
13.根据权利要求12所述的控制阀机构(20)，其特征在于，所述弹簧室(86)具有另一接口(88)。
14.根据权利要求1至9中任一项所述的控制阀机构(20)，其特征在于，所述第二活塞环(70)在所述第二切换位置中封闭所述第一接口(20a)。
15.一种机动车用驻车制动机构(1)，其具有至少一个根据上述权利要求中任一项所述的控制阀机构(20)。
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