DE10247812C1

DE10247812C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Belüften und Entlüften von Federspeicherzylindern sowie Feststellbremsanlage mit derartigen Federspeicherzylindern

Info

Publication number: DE10247812C1
Application number: DE10247812A
Authority: DE
Inventors: Eduard Hilberer
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2002-10-14
Filing date: 2002-10-14
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2022-10-15
Also published as: ATE388065T1; EP1410970A1; DE50309299D1; EP1410970B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung (10) und ein Verfahren zum Belüften und Entlüften von Federspeicherzylindern (12), mit einem ersten Magnetventil (14), einem zweiten Magnetventil (16) und einem 3/3-Ventil (18) mit einem Gehäuse (20), mindestens drei Steuerkolben (22, 24, 26) und mindestens einem Schaltkolben (28). Über die Wirkflächen der Steuerkolben (22, 24, 26), die mit selektiv druckbeaufschlagten Steuerkammern (30, 32) kommunizieren, kann der Schaltkolben (28) in unterschiedliche Zustände überführt werden, so dass ein Entlüftungs-, ein Belüftungs- und ein Zwischenzustand eingestellt werden können. DOLLAR A Weiterhin betrifft die Erfindung eine Feststellbremsanlage mit einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Ventileinrichtung und ein Ver fahren zum Belüften und Entlüften von Federspeicherzylin dern.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Feststellbremsanla ge, insbesondere für Nutzfahrzeuge, mit derartigen Federspeicher zylindern.

Feststellbremsanlagen kommen als Bremssysteme zum Einsatz, die von der Betriebsbremse des Fahrzeugs unabhängig sind. Sie dienen insbesondere zum Bremsen eines Fahrzeugs im ab gestellten beziehungsweise geparkten Zustand.

Für den Betrieb einer Feststellbremsanlage sind Federspei cherzylinder vorgesehen, die für die Fahrt des Fahrzeugs belüftet werden, so dass keine Federkraft auf die Radbrems zylinder aufgebracht wird. Im entlüfteten Zustand wird dann durch die Federn die Bremskraft zur Verfügung gestellt.

Um eine solche Feststellbremsanlage zu betreiben, ist somit eine Ventileinrichtung zum Belüften und Entlüften von Fe derspeicherzylindern erforderlich, die durch pneumatische und/oder elektrische Mittel angesteuert wird (DE 198 54 881 A1, DE 43 05 608 A1).

Im Falle einer zumindest teilweise elektrischen Ansteuerung muss der Situation Rechnung getragen werden, in der es wäh rend der Fahrt zu einem Stromausfall im Fahrzeug kommt, be ziehungsweise der Situation, in der elektrisch bediente Komponenten ausfallen. In jedem Fall muss verhindert wer den, dass bei derartigen Defekten ein schlagartiges Ein bremsen der Feststellbremsanlage erfolgt, da dies insbeson dere bei hohen Fahrgeschwindigkeiten mit großen Gefahren verbunden ist.

Zu diesem Zweck gibt es beispielsweise die Möglichkeit, die Feststellbremse über eine in der Ventileinrichtung vorgese hene Drossel gedrosselt zu entlüften, so dass die Bremswir kung der Feststellbremsanlage nur langsam zunimmt. Der Fah rer hat dann im Falle eines Defektes noch die Möglichkeit, das Fahrzeug in eine sichere Position zu steuern.

Allerdings gibt es auch Bestrebungen, eine solche gedros selte Entlüftung zu vermeiden; dann muss gewährleistet sein, dass der belüftete Zustand der Federspeicherzylinder auch bei Defekten aufrechterhalten wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung, ein Verfahren und eine Feststellbremsanlage zur Verfügung zu stellen, die einen sicheren Betrieb gewährleisten, der auch beim Ausfall der elektrischen Stromversorgung bezie hungsweise vergleichbarer Defekte aufrechterhalten wird.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen An sprüche gelöst.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Ein Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Ventileinrichtung zum Belüften und Entlüften von mindestens einem Federspei cherzylinder in einer Bremsanlage eines Nutzfahrzeugs, mit einem ersten Magnetventil, einem zweiten Magnetventil und einem 3/3-Ventil mit einem Gehäuse, mindestens drei Steuer kolben und mindestens einem Schaltkolben, wobei über das erste Magnetventil eine erste Steuerkammer eines ersten Steuerkolbens mit Druck beaufschlagt werden kann, wobei ü ber das zweite Magnetventil eine gemeinsame zweite Steuer kammer eines zweiten Steuerkolbens und eines dritten Steu erkolbens mit Druck beaufschlagt werden kann, wobei zur Darstellung verschiedener Schaltzustände durch Druckbeauf schlagung der Steuerkammern unter Vermittlung der Steuer kolben und von deren Schaltwege definierenden Anschlägen der mindestens eine Schaltkolben verschoben werden kann, indem der erste Steuerkolben auf ein erstes Ende des Schaltkolbens wirkt und der zweite Steuerkolben sowie der dritte Steuerkolben auf ein zweites Ende des Schaltkolbens wirken, wobei die Wirkfläche des ersten Steuerkolbens grö ßer ist als die Wirkfläche des zweiten Steuerkolbens, und die Wirkfläche des ersten Steuerkolbens kleiner ist als die Summe der Wirkflächen des zweiten Steuerkolbens und des dritten Steuerkolbens, sodass bei einer negativen Druck differenz zwischen der ersten Steuerkammer und der zweiten Steuerkammer der Schaltkolben in eine erste Endstellung in Richtung der ersten Steuerkammer getrieben wird, bei einer positiven Druckdifferenz zwischen der ersten Steuerkammer und der zweiten Steuerkammer der Schaltkolben in eine zwei te Endstellung in Richtung der zweiten Steuerkammer getrie ben wird und bei gleichem Druck oberhalb Atmosphärendruck in der ersten Steuerkammer und in der zweiten Steuerkammer der Schaltkolben in eine Zwischenstellung getrieben wird, so dass über die Stellung des Schaltkolbens der Zustand des mindestens einen Federspeicherzylinders bestimmt werden kann.

Auf diese Weise steht eine Ventileinrichtung zur Ver fügung, die durch selektive Druckbeaufschlagung von zwei Steuerkammern ein zuverlässiges Belüften und Entlüften ei ner Feststellbremsanlage sicherstellen kann, wobei insbe sondere durch die Bereitstellung einer Zwischenstellung des Schaltkolbens ein schlagartiges Beenden des Belüftens be ziehungsweise des Entlüftens ermöglicht wird.

Bei dem Ein satz elektrisch angesteuerter Magnetventile bleibt eine be lüftete Feststellbremsanlage auch dann belüftet, wenn es zu einem Stromausfall kommt, so dass es insbesondere beim Be trieb der Ventileinrichtung im Rahmen einer Feststellbrems anlage im Fehlerfall nicht zu einem schlagartigen Entlüften der Federspeicherzylinder kommt.

Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung ist insbesondere da durch besonders vorteilhaft ausgebildet, dass der Schaltkolben mehrere Verdickungen mit Dichtmitteln auf weist, so dass Bereiche um den Schaltkolben gegen Abschnitte einer Ge häusewand des 3/3-Ventils abgedichtet werden, dass in einer Gehäusewand des 3/3-Ventils eine Versorgungsöff nung, eine Arbeitsöffnung und eine Entlüftungsöffnung vor gesehen sind, dass in der ersten Endstellung die Arbeits öffnung mit der Entlüftungsöffnung verbunden ist, dass in der zweiten Endstellung die Arbeitsöffnung mit der Versor gungsöffnung verbunden ist und dass in der Zwischenstellung die Versorgungsöffnung, die Arbeitsöffnung und die Entlüf tungsöffnung gegeneinander abgedichtet sind.

Die erste End stellung des Schaltkolbens ermöglicht somit eine Entlüftung der Feststellbremsanlage. In der zweiten Endstellung wird die Feststellbremsanlage belüftet. In der Zwischenstellung sind alle Öffnungen gegeneinander abgedichtet, sodass we der ein Belüften noch ein Entlüften stattfindet.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfin dungsgemäßen Ventileinrichtung ist vorgesehen, dass der dritte Steuerkolben eine Durchgangsöffnung aufweist, dass der zweite Steuerkolben in der Durchgangsöffnung des drit ten Steuerkolbens geführt wird, dass eine Bewegung des zweiten Steuerkolbens in Richtung der ersten Steuerkammer durch ein Anschlagen an dem Gehäuse des 3/3-Ventils be grenzt ist, dass eine Bewegung des zweiten Steuerkolbens in Richtung der zweiten Steuerkammer durch ein Anschlagen an dem dritten Steuerkolben begrenzt ist und dass eine Bewe gung des dritten Steuerkolbens in Richtung der ersten Steu erkammer durch ein Anschlagen an dem Gehäuse des 3/3- Ventils begrenzt ist, wobei bei einer gemeinsamen Bewegung des zweiten Steuerkolbens und des dritten Steuerkolbens in Richtung der ersten Steuerkammer der dritte Steuerkolben vor dem zweiten Steuerkolben an dem Gehäuse des 3/3-Ventils anschlägt.

Der zweite Steuerkolben kann sich also weiter in Richtung der ersten Steuerkammer bewegen als der dritte Steuerkolben. Insbesondere bedeutet dies, dass bei ange schlagenem dritten Steuerkolben an dem Gehäuse des 3/3- Ventils nur die Wirkfläche des zweiten Steuerkolbens als Gegenspieler zur Wirkfläche des ersten Steuerkolbens zur Verfügung steht.

Eine Druckbeaufschlagung beider Steuerkam mern mit demselben Druck führt somit dazu, dass, beispiels weise ausgehend von der ersten Endstellung des Schaltkol bens, zunächst die größere Wirkfläche des ersten Steuerkol bens eine Verschiebung des Schaltkolbens in Richtung der zweiten Steuerkammer veranlasst. Sobald jedoch der zweite Steuerkolben an dem dritten Steuerkolben anschlägt, ist die Summe der Wirkflächen des zweiten Steuerkolbens und des dritten Steuerkolbens zu berücksichtigen, so dass die aus dem Druck in der ersten Steuerkammer resultierende Kraft nicht mehr ausreicht, um den Schaltkolben weiter in Rich tung der zweiten Steuerkammer zu treiben.

Andererseits kann der Schaltkolben aber auch nicht zurück in Richtung der ersten Steuerkammer getrieben werden, da hierfür gemäß den Größenverhältnissen der Steuerkolben nur die kleinere Wirk fläche des zweiten Steuerkolbens zur Verfügung steht.

Es ist besonders nützlich, dass zum Umschalten zwischen den Stellungen des Schaltkolbens Druckimpulse verwendet werden und dass in Abwesenheit von Druckimpulsen der Schaltkolben in seiner Stellung verharrt.

Die Magnetventile müssen daher nur kurzzeitig die Steuerkammern selektiv mit Druck beauf schlagen, um die jeweiligen Schaltvorgänge zu bewirken.

Ei ne drucklose zweite Steuerkammer und ein Druckimpuls in der ersten Steuerkammer führt dazu, dass die erste Endstellung des Schaltkolbens eingenommen wird - es wird belüftet -, ein Druckimpuls in der zweiten Steuerkammer bei druckloser erster Steuerkammer führt dazu, dass der Schaltkolben in eine zweite Endstellung verschoben wird - es wird entlüftet -, und ein gleichzeitiger Druckimpuls in beiden Steuerkam mern von gleicher Größe treibt den Schaltkolben in seine Zwischenstellung - es wird weder belüftet noch entlüftet.

Durch die Reibung der Dichtmittel, die vorzugsweise als O- Ringe an Verdickungen des Schaltkolbens ausgelegt sind, verharrt das System in Abwesenheit von Druckimpulsen in seiner jeweiligen Stellung. Auch bei völligem Ausfall jeg licher Ansteuerungsmöglichkeiten der Ventileinrichtung wird somit beispielsweise sichergestellt, dass ein belüfteter Zustand der Federspeicherzylinder aufrechterhalten bleibt.

Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Magnetventile elektrisch ansteuerbar sind und dass an der Arbeitsöffnung mindestens ein Federspeicherzylinder anschließbar ist, so dass die Ventileinrichtung im Rahmen einer elektrisch ansteuerbaren Feststellbremsanlage einsetzbar ist. Die Ventileinrichtung bietet alle Funktionen, die für einen zuverlässigen und si cheren Betrieb einer Feststellbremsanlage erforderlich sind.

Auf der Grundlage der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung wird weiterhin eine Feststellbremsanlage, insbesondere für Nutzfahrzeuge, geschaffen sowie ein Verfahren zum Belüften und Entlüften von mindestens einem Federspeicherzylinder in einer Bremsanlage eines Nutzfahrzeuges angegeben.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine si chere und zuverlässig arbeitende Ventileinrichtung insbe sondere im Zusammenhang mit einer Feststellbremsanlage da durch zur Verfügung gestellt werden kann, dass die Wirkflä chen von teilweise miteinander zusammenwirkenden Steuerkol ben entsprechend gewählt werden. Die Feststellbremsanlage behält auch im Fehlerfall ihren jeweiligen Zustand bei, und sie kann ferner in eine Einstellung gebracht werden, in der Entlüftungs- und Belüftungsvorgänge unterbunden werden. Das Verharren in den jeweiligen Stellungen wird durch die Rei bungskraft erreicht, die zwischen Dichtmitteln und dem Ven tilgehäuse wirkt, wobei insbesondere keine weiteren Maßnah men zum Aufrechterhalten einer bestimmten Stellung erfor derlich sind. Dies schafft ein besonders einfaches und da mit kostengünstiges System.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.

Dabei zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung und deren Einbindung in eine erfindungsgemäße Feststell bremsanlage;

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung in einem Belüftungszustand;

Fig. 3 ein Spannungs-Zeit-Diagramm zur Erläuterung der Ansteuerung der erfindungsgemäßen Ventileinrich tung gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung in einem Entlüftungszustand;

Fig. 5 ein Spannungs-Zeit-Diagramm zur Erläuterung der Ansteuerung der erfindungsgemäßen Ventileinrich tung gemäß Fig. 4;

Fig. 6 eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung in einer Zwischenstellung;

Fig. 7 ein Spannungs-Zeit-Diagramm zur Erläuterung der Ansteuerung der erfindungsgemäßen Ventileinrich tung gemäß Fig. 6.

Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Zeich nungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ver gleichbare Komponenten.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung 10 und deren Einbindung in eine erfindungsgemäße Feststell bremsanlage.

Eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung 10 umfasst ein ers tes Magnetventil 14, ein zweites Magnetventil 16 und ein 3/3-Ventil 18.

Das 3/3-Ventil 18 weist innerhalb eines Gehäuses 20 eine Vielzahl von Komponenten auf. Es sind ein erster Steuerkol ben 22, ein zweiter Steuerkolben 24 und ein dritter Steuer kolben 26 vorgesehen. Der erste Steuerkolben 22 bildet eine Begrenzung einer ersten Steuerkammer 30. Der zweite Steuer kolben 24 und der dritte Steuerkolben 26 bilden zusammen eine Begrenzung einer zweiten Steuerkammer 32. Der dritte Steuerkolben 26 hat eine Durchgangsöffnung 58, in der der zweite Steuerkolben 24 beweglich geführt wird. Zwischen dem ersten Steuerkolben 22 und dem zweiten Steuerkolben 24 be ziehungsweise dem dritten Steuerkolben 26 ist ein Schalt kolben 28 angeordnet. Dieser weist mehrere Verdickungen 38, 40, 42 mit im Bereich der Verdickungen 38, 40, 42 ange brachten O-Ringen 44, 46, 48 auf. Über diese Verdickungen 38, 40, 42 beziehungsweise die O-Ringe 44, 46, 48 kann der Schaltkolben 28 mit der Gehäusewand 50 des 3/3-Ventils 18 abdichtend zusammenwirken. Der Steuerkolben 28 ist ver schiebbar in dem Gehäuse 20 angeordnet, wobei sein erstes Ende 34 mit dem ersten Steuerkolben 22 zusammenwirken kann und sein zweites Ende 36 mit dem zweiten Steuerkolben 24 sowie indirekt mit dem dritten Steuerkolben 26 unter Ver mittlung des zweiten Steuerkolbens 24 zusammenwirken kann. Das Gehäuse 20 hat mehrere Öffnungen 52, 54, 56, die je nach Stellung des Schaltkolbens 28 teilweise miteinander verbunden werden können beziehungsweise gegeneinander abge dichtet werden können.

Die erste Steuerkammer 30 kann über das Magnetventil 14 entweder entlüftet werden oder mit Druck beaufschlagt wer den, wofür am Magnetventil 14 ein Druckluftvorrat 60 an liegt. Ebenso kann die zweite Steuerkammer 32 über das Mag netventil 16 entlüftet beziehungsweise mit Druck beauf schlagt werden, wobei hierfür das zweite Magnetventil 16 mit einem Druckluftvorrat 60 verbunden ist. Beide Magnet ventile 14, 16 sind so ausgelegt, dass sie im unbestromten Zustand die Steuerkammern 30, 32 entlüften und im bestrom ten Zustand die Steuerkammern 30, 32 belüften.

Die Magnetventile 14, 16 werden elektrisch durch eine e lektronische Steuerung 70 angesteuert, die in einer weite ren elektronischen Steuerung 72, beispielsweise einer e lektronischen Steuerung für eine elektronische Luftaufbe reitungsanlage mit Kreisschutzeinrichtung (EAC), integriert ist. Die elektronische Steuerung 70 beziehungsweise 72 ist elektrisch mit einem Betätigungselement 68 zum Betätigen der Feststellbremsanlage verbunden. Weiterhin kann die e lektronische Steuerung 70 beziehungsweise 72 ein Ausgangs signal für ein Anhängersteuerventil 76 bereitstellen.

An den Öffnungen 52, 54, 56 des Gehäuses 20 des 3/3-Ventils 18 sind unterschiedliche Elemente angeschlossen. An der Versorgungsöffnung 52 liegt über ein Rückschlagventil 64 ein Druckluftvorrat an, der auch den Anhängerbremskreis 62 (Kreis 3) beliefert. Es ist vorteilhaft, die Magnetventile 14, 16 mit Druckluft zu versorgen, die der dem 3/3-Ventil zugewandten Seite des Rückschlagventils 64 entnommen wird. Auf diese Weise können die Magnetventile auch dann noch ar beiten, wenn der Rest des Systems drucklos ist, beispiels weise im Fehlerfall. An der Arbeitsöffnung 54 ist ein Fe derspeicherzylinder 12 angeschlossen. Über die Arbeitsöff nung 54 kann ebenfalls das Anhängersteuerventil 76 belie fert werden. Eine Entlüftung 66 ist an der Entlüftungsöff nung 56 vorgesehen.

Neben den oben beschriebenen Eingangs- und Ausgangssignalen der elektronischen Steuerung 70 beziehungsweise 72 können zahlreiche weitere elektrische Eingangs- und Ausgangssigna le verarbeitet beziehungsweise bereitgestellt werden. Bei spielsweise kann der Druck in dem beispielhaft dargestellten Federspeicherzylinder 12 durch einen Drucksensor 74 er fasst werden und in Form eines elektrischen Signals an die elektronische Steuerung 70 beziehungsweise 72 weitergegeben werden.

Die Feststellbremsanlage gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt. Das Betätigungselement 68 hat drei Einstellmöglichkeiten I, II, III, die einer Fahrtstellung, einer Stoppstellung be ziehungsweise einer Kontrollstellung entsprechen. In der Fahrtstellung wird der Federspeicherzylinder 12 über das 3/3-Ventil belüftet; ebenso werden sämtliche sonstige vor liegend nicht dargestellte Federspeicherzylinder belüftet. Auf diese Weise werden die Federspeicherzylinder in einen Zustand gebracht, in denen keine Bremswirkung auftritt. Soll das Fahrzeug nun geparkt werden, so wird das Betäti gungselement 68 in die Stoppstellung überführt. In diesem Fall werden sowohl das dargestellte Federspeicherelement 12 als auch alle anderen Federspeicherelemente, die vorliegend nicht dargestellt sind, entlüftet. Soll nun überprüft wer den, ob im Notfall die Bremswirkung des Zuges ausreichend wäre, das Fahrzeug zu halten, kann das Betätigungselement 68 in eine Kontrollstellung überführt werden. In diesem Fall kann von der elektronischen Steuerung 70 beziehungs weise 72 das Anhängersteuerventil 76 veranlasst werden, die nicht dargestellten Federspeicherzylinder des Anhängers zu mindest teilweise zu belüften, so dass der gesamte Zug durch die Bremskraft der nach wie vor entlüfteten Feder speicherzylinder des Zugfahrzeugs, das heißt unter anderem von dem beispielhaft dargestellten Federspeicherzylinder 12 gehalten werden muss.

Nachfolgend wird mit Bezug auf die Fig. 2 bis 7 die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 10 beschrieben.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung 10 in einem Belüftungszustand. Fig. 3 zeigt ein Spannungs-Zeit- Diagramm zur Erläuterung der Ansteuerung der erfindungsge mäßen Ventileinrichtung gemäß Fig. 2. Das 3/3-Ventil 18 ist in einer Betriebsstellung dargestellt, in der der Fe derspeicherzylinder 12 aufgrund der Verbindung zwischen der Versorgungsöffnung 52 und der Arbeitsöffnung 54 belüftet wird. Die Entlüftungsöffnung 56 ist durch den Schaltkolben 28 und insbesondere durch den im Bereich der Verdickung 38 angeordneten O-Ring 44 gegen die Arbeitsöffnung 54 und ge gen die Versorgungsöffnung 52 angedichtet.

Der dargestellte Schaltzustand kann durch ein pulsförmiges Ansteuern des Magnetventils 14 hergestellt werden. In Fig. 3 sind die entsprechenden Spannungsverläufe dargestellt, die hierzu den Magnetventilen 14 beziehungsweise 16 (MV14 beziehungsweise MV16) zugeführt werden können. Ausgehend von einem beliebigen Zustand des 3/3-Ventils 18, das heißt insbesondere ausgehend von einer beliebigen Lage des Schaltkolbens 28, kann der Schaltkolben 28 durch Bestromung des ersten Magnetventils 14, das heißt insbesondere auch durch kurzzeitige Bestromung, in die dargestellte Stellung gebracht werden. Die erste Steuerkammer 30 wird dabei mit Druck beaufschlagt. Der erste Steuerkolben 22 wird in Rich tung der zweiten Steuerkammer 32 verschoben. Da der erste Steuerkolben 22 mit dem ersten Ende 34 des Schaltkolbens 28 zusammenwirkt, wird auch der Schaltkolben 28 in Richtung der zweiten Steuerkammer verschoben. Da der zweite Steuer kolben 24 mit dem zweiten Ende 36 des Schaltkolbens 28 zu sammenwirkt und die zweite Steuerkammer 32 über das zweite Magnetventil 16 entlüftet ist, kann auch der zweite Steuer kolben 24 in entsprechende Richtung verschoben werden. Der zweite Steuerkolben 24 hat an seinem dem Schaltkolben 28 zugewandten Ende einen Bereich größeren Durchmessers, über den der zweite Steuerkolben 24 mit dem dritten Steuerkolben 26 zusammenwirkt. Somit wird auch der dritte Steuerkolben 26 bei Ansteuerung der Magnetventile, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, in entsprechende Richtung verschoben.

Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung 10 in einem Entlüftungszustand. Fig. 5 zeigt ein Spannungs-Zeit- Diagramm zur Erläuterung der Ansteuerung der erfindungsge mäßen Ventileinrichtung gemäß Fig. 4. In diesem Zustand des 3/3-Ventils 18 wird der Federspeicherzylinder 12 ent lüftet, da die Arbeitsöffnung 54 mit der Entlüftungsöffnung 56 verbunden ist. Die Versorgungsöffnung 52 ist gegen so wohl die Arbeitsöffnung 54 als auch die Entlüftungsöffnung 56 abgedichtet, da sich der Schaltkolben 28 in einer Stel lung befindet, in der die Verdickung 40 beziehungsweise der im Bereich der Verdickung 40 angeordnete O-Ring 46 mit der Gehäusewand 50 zusammenwirkt.

Ausgehend von einem beliebigen Zustand des 3/3-Ventils 18 und insbesondere auch ausgehend von dem in Fig. 2 darge stellten Zustand kann der in Fig. 4 dargestellte Zustand so erreicht werden, dass die Magnetventile 14, 16 gemäß der in Fig. 5 dargestellten Spannungsverläufe angesteuert wer den. Insbesondere wird das Magnetventil 14 nicht angesteuert, so dass die erste Steuerkammer 30 entlüftet ist, wo hingegen das Magnetventil 16 durch einen Spannungsimpuls veranlasst wird, die zweite Steuerkammer 32 mit Druck zu beaufschlagen. Erfolgt diese Druckbeaufschlagung der zwei ten Steuerkammer 32, so werden, ausgehend von dem in Fig. 2 dargestellten Zustand, zunächst beide Steuerkolben, das heißt der zweite Steuerkolben 24 und der dritte Steuerkol ben 26 in Richtung der ersten Steuerkammer 30 getrieben. Nachdem der dritte Steuerkolben 26 eine gewisse Strecke zu rückgelegt hat, schlägt er an einem an der Innenwand des Gehäuses 20 vorgesehenen Anschlag an, so dass er sich nicht weiter in Richtung der ersten Steuerkammer 30 bewegt. Der zweite Steuerkolben 24 kann sich hingegen weiter in Rich tung der ersten Steuerkammer 30 bewegen, so dass letztlich der Schaltkolben 28 in die gezeigte Stellung gebracht wird.

Fig. 6 zeigt eine erfindungsgemäße Ventileinrichtung 10 in einer Zwischenstellung. Fig. 7 zeigt ein Spannungs-Zeit- Diagramm zur Erläuterung der Ansteuerung der erfindungsge mäßen Ventileinrichtung gemäß Fig. 6. In diesem Zustand sind alle Öffnungen 52, 54, 56 gegeneinander abgedichtet, insbesondere ist die Arbeitsöffnung 54 weder mit der Ver sorgungsöffnung 52 noch mit der Entlüftungsöffnung 56 ver bunden. In diesem Zustand bleibt der Druck in dem Feder speicherzylinder 12 somit erhalten. Insbesondere kann ein Überführen des Schaltkolbens 28 in die dargestellte Positi on also einen Belüftungsvorgang als auch einen Entlüftungs vorgang unterbrechen.

Der dargestellte Zustand kann ausgehend von einem beliebi gen Zustand, insbesondere aber auch ausgehend von den in den Fig. 2 beziehungsweise 4 dargestellten Zuständen hergestellt werden, indem die Magnetventile 14, 16 gemäß den Spannungsverläufen in Fig. 7 angesteuert werden. Die beiden Magnetventile 14, 16 werden gleichzeitig bestromt, so dass die beiden Steuerkammern 30, 32 gleichzeitig mit demselben Druck beaufschlagt werden. Dass das Ventil dabei in den in Fig. 6 dargestellten Zustand überführt wird, lässt sich am besten ausgehend von dem in Fig. 4 darge stellten Entlüftungszustand erläutern. Bei Druckbeaufschla gung von sowohl der ersten Steuerkammer 30 als auch der zweiten Steuerkammer 32 mit dem gleichen Druck wird der Schaltkolben 28 in Richtung der zweiten Steuerkammer 32 ge trieben, da der erste Steuerkolben 22 eine größere Wirkflä che aufweist als der zweite Steuerkolben 24, der in dem in Fig. 4 dargestellten Zustand der einzige Steuerkolben auf Seiten der zweiten Steuerkammer 32 ist, der eine durch Druck in der zweiten Steuerkammer 32 erzeugte Kraft auf den Schaltkolben 28 übertragen kann. Erreicht der Schaltkolben 28 allerdings die in Fig. 6 dargestellte Position, so dass der zweite Steuerkolben 24 an dem dritten Steuerkolben 58 anschlägt, so kann keine weitere Bewegung des Schaltkolbens 28 mehr in Richtung der zweiten Steuerkammer 32 erfolgen, da nun die Summe der Wirkflächen des zweiten Steuerkolbens 24 und des dritten Steuerkolbens 26 relevant ist. Die in Richtung der ersten Steuerkammer 30 auf den Schaltkolben 28 aufgebrachte Kraft ist bei identischem Druck in der ersten Steuerkammer 30 und der zweiten Steuerkammer 32 also größer als die Kraft, die in Richtung auf die zweite Steuerkammer 32 auf den Schaltkolben 28 aufgebracht wird. Durch diese Kraftverhältnisse wird eine weitere Verschiebung des Schaltkolbens 28 in Richtung auf die zweite Steuerkammer 32 verhindert. Eine weitere Verschiebung des Schaltkolbens 28 in Richtung auf die erste Steuerkammer 30 wird dadurch ver hindert, dass einerseits der dritte Steuerkolben 26 am Ge häuse 20 anschlägt und andererseits die Wirkfläche des zweiten Steuerkolbens 24 geringer ist als die Wirkfläche des ersten Steuerkolbens 22.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

10

Ventileinrichtung

12

Federspeicherzylinder

14

Magnetventil

16

Magnetventil

18

3/3-Ventil

20

Gehäuse

22

erster Steuerkolben

24

zweiter Steuerkolben

26

dritter Steuerkolben

28

Schaltkolben

30

erste Steuerkammer

32

zweite Steuerkammer

34

erstes Ende des Schaltkolbens

36

zweites Ende des Schaltkolbens

38

erste Verdickung

40

zweite Verdickung

42

dritte Verdickung

44

erster O-Ring

46

zweiter O-Ring

48

dritter O-Ring

50

Gehäusewand

52

Versorgungsöffnung

54

Arbeitsöffnung

56

Entlüftungsöffnung

58

Durchgangsöffnung

60

Druckluftvorrat

62

Anhängerbremskreis

64

Rückschlagventil

66

Entlüftung

68

Betätigungselement

70

elektronische Steuerung der Feststellbremsanlage

72

weitere elektronische Steuerung (zum Beispiel EAC)

74

Drucksensor

76

Anhänger-Steuerventil

Claims

1. Pneumatische Ventileinrichtung (10) zum Belüften und Entlüften von mindestens einem Federspeicherzylinder (12) in einer Brems anlage eines Nutzfahrzeugs, mit
einem ersten Magnetventil (14),
einem zweiten Magnetventil (16) und
einem 3/3-Ventil (18) mit einem Gehäuse (20), mindes tens drei Steuerkolben (22, 24, 26) und mindestens ei nem Schaltkolben (28),
wobei über das erste Magnetventil (14) eine erste Steu erkammer (30) eines ersten Steuerkolbens (22) mit Druck beaufschlagt werden kann,
wobei über das zweite Magnetventil (16) eine gemeinsame zweite Steuerkammer (32) eines zweiten Steuerkolbens (24) und eines dritten Steuerkolbens (26) mit Druck be aufschlagt werden kann,
wobei zur Darstellung verschiedener Schaltzustände durch Druckbeaufschlagung der Steuerkammern (30, 32) unter Vermittlung der Steuerkolben (22, 24, 26) und von deren Schaltwege definierenden Anschlägen der mindestens eine Schaltkolben (28) verschoben werden kann, indem der erste Steuerkolben (22) auf ein erstes Ende (34) des Schaltkolbens (28) wirkt und der zweite Steuerkolben (24) direkt sowie der dritte Steuerkolben (26) über den zweiten Steuerkolben (24) auf ein zweites Ende (36) des Schaltkolbens (28) wir ken,
wobei die Wirkfläche des ersten Steuerkolbens (22) grö ßer ist als die Wirkfläche des zweiten Steuerkolbens (24) und die Wirkfläche des ersten Steuerkolbens (22) kleiner ist als die Summe der Wirkflächen des zweiten Steuerkolbens (24) und des dritten Steuerkolbens (26),
sodass bei einer negativen Druckdifferenz zwischen der ersten Steuerkammer (30) und der zweiten Steuerkammer (32) der Schaltkolben (28) in eine erste Endstellung in Richtung der ersten Steuerkammer (30) getrieben wird, bei einer positiven Druckdifferenz zwischen der ersten Steuerkammer (30) und der zweiten Steuerkammer (32) der Schaltkolben (28) in eine zweite Endstellung in Rich tung der zweiten Steuerkammer (32) getrieben wird und bei gleichem Druck oberhalb Atmosphärendruck in der ersten Steuerkammer (30) und in der zweiten Steuerkam mer (32) der Schaltkolben (28) in eine Zwischenstellung getrieben wird,
sodass über die Stellung des Schalt kolbens (28) der Zustand des mindestens einen Feder speicherzylinders (12) bestimmt werden kann.

2. Ventileinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet,
dass der Schaltkolben (28) mehrere Verdickungen (38, 40, 42) mit Dichtmitteln (44, 46, 48) aufweist, so dass Bereiche um den Schaltkolben (28) gegen Abschnitte einer Gehäuse wand (50) des 3/3-Ventils (18) abgedichtet werden,
dass in der Gehäusewand (50) des 3/3-Ventils (18) ei ne Versorgungsöffnung (52), eine Arbeitsöffnung (54) und eine Entlüftungsöffnung (56) vorgesehen sind,
dass in der ersten Endstellung die Arbeitsöffnung (54) mit der Entlüftungsöffnung (56) verbunden ist,
dass in der zweiten Endstellung die Arbeitsöffnung (54) mit der Versorgungsöffnung (52) verbunden ist und
dass in der Zwischenstellung die Versorgungsöffnung (52), die Arbeitsöffnung (54) und die Entlüftungsöff nung (56) gegeneinander abgedichtet sind.

3. Ventileinrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der dritte Steuerkolben (26) eine Durchgangsöff nung (58) aufweist,
dass der zweite Steuerkolben (24) in der Durchgangsöff nung (58) des dritten Steuerkolbens (26) geführt ist,
dass eine Bewegung des zweiten Steuerkolbens (24) in Richtung der ersten Steuerkammer (30) durch ein An schlagen an dem Gehäuse (20) des 3/3-Ventils (18) be grenzt ist,
dass eine Bewegung des zweiten Steuerkolbens (24) in Richtung der zweiten Steuerkammer (32) durch ein An schlagen an dem dritten Steuerkolben (26) begrenzt ist und
dass eine Bewegung des dritten Steuerkolbens (26) in Richtung der ersten Steuerkammer (30) durch ein An schlagen an dem Gehäuse (20) des 3/3-Ventils (18) be grenzt ist,
wobei bei einer gemeinsamen Bewegung des zweiten Steu erkolbens (24) und des dritten Steuerkolbens (26) in Richtung der ersten Steuerkammer (30) der dritte Steu erkolben (26) vor dem zweiten Steuerkolben (24) an dem Gehäuse (20) des 3/3-Ventils (18) anschlägt.

4. Ventileinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass zum Umschalten zwischen den Stellungen des Schalt kolbens (28) Druckimpulse verwendet werden und
dass in Abwesenheit von Druckimpulsen der Schaltkolben (28) in seiner Stellung verharrt.

5. Ventileinrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass die Magnetventile (14, 16) elektrisch ansteuerbar sind und
dass an der Arbeitsöffnung (54) mindestens ein Federspeicherzylinder (12) anschließbar ist, so dass die Ventileinrichtung (10) im Rahmen einer elektrisch ansteuerbaren Feststellbremsanlage einsetzbar ist.

6. Feststellbremsanlage, insbesondere für Nutzfahrzeuge, mit einer Ventileinrichtung (10) nach einem der vorangehen den Ansprüche.

7. Feststellbremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet,
dass ein elektrisches Betätigungselement (68) vorgese hen ist, das mit einer elektronischen Steuerung (70) für die Feststellbremsanlage kommunizieren kann, und
dass die elektronische Steuerung (70) für die Fest stellbremsanlage zumindest teilweise in einer für wei tere Zwecke vorgesehenen elektronischen Steuerung (72) integriert ist.

8. Feststellbremsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, dass das Betätigungselement (68) drei Einstell möglichkeiten aufweist, wobei
in einer Fahrstellung alle beteiligten Federspeicherzy linder (12) belüftet werden,
in einer Stoppstellung alle beteiligten Federspeicher zylinder (12) entlüftet werden und
in einer Kontrollstellung eine erste Gruppe von Federspeicherzylindern (12) entlüftet wird beziehungsweise ist und eine zweite Gruppe von Federspeicherzylindern (12) belüftet wird.

9. Feststellbremsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet,
dass die erste Gruppe von Federspeicherzylindern (12) einem Zugfahrzeug eines Nutzkraftfahrzeugs zugeordnet ist und
dass die zweite Gruppe von Federspeicherzylindern (12) min destens einem Anhänger eines Nutzkraftfahrzeugs zuge ordnet ist.

10. Feststellbremsanlage nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung (70) für die Feststellbremsanlage zumindest teilweise in einem Bordrechner, einem Fahrzeugführungsrechner, in einer Steuerung für ein elektronisches Bremssystem (EBS) und/oder in einer Steuerung (72) einer elektronischen Luftaufberei tungsanlage mit Kreisschutzeinrichtung (EAC) integriert ist.

11. Verfahren zum Belüften und Entlüften von mindestens einem Federspeicherzylinder (12) in einer Bremsanlage eines Nutzfahrzeugs, bei dem
ein erstes Magnetventil (14), ein zweites Magnetventil (16) und ein 3/3-Ventil (18) mit einem Gehäuse (20), mindestens drei Steuerkolben (22, 24, 26) und mindes tens einem Schaltkolben (28) verwendet werden,
wobei über das erste Magnetventil (14) eine erste Steu erkammer (30) eines ersten Steuerkolbens (22) mit Druck beaufschlagt werden kann,
wobei über das zweite Magnetventil (16) eine gemeinsame zweite Steuerkammer (32) eines zweiten Steuerkolbens (24) und eines dritten Steuerkolbens (26) mit Druck be aufschlagt werden kann,
wobei zur Darstellung verschiedener Schaltzustände durch Druckbeaufschlagung der Steuerkammern (30, 32) unter Vermittlung der Steuerkolben (22, 24, 26) und von deren Schaltwege definierenden Anschlägen der mindestens eine Schaltkolben (28) verschoben werden kann, indem der erste Steuerkolben (22) auf ein erstes Ende (34) des Schaltkolbens (28) wirkt und der zweite Steuerkolben (24) direkt sowie der dritte Steuerkolben (26) über den zweiten Steuerkolben (24) auf ein zweites Ende (36) des Schaltkolbens (28) wir ken,
wobei die Wirkfläche des ersten Steuerkolbens (22) grö ßer ist als die Wirkfläche des zweiten Steuerkolbens (24) und die Wirkfläche des ersten Steuerkolbens (22) kleiner ist als die Summe der Wirkflächen des zweiten Steuerkolbens (24) und des dritten Steuerkolbens (26),
sodass bei einer negativen Druckdifferenz zwischen der ersten Steuerkammer (30) und der zweiten Steuerkammer (32) der Schaltkolben (28) in eine erste Endstellung in Richtung der ersten Steuerkammer (30) getrieben wird, bei einer positiven Druckdifferenz zwischen der ersten Steuerkammer (30) und der zweiten Steuerkammer (32) der Schaltkolben (28) in eine zweite Endstellung in Rich tung der zweiten Steuerkammer (32) getrieben wird und bei gleichem Druck oberhalb Atmosphärendruck in der ersten Steuerkammer (30) und in der zweiten Steuerkam mer (32) der Schaltkolben (28) in eine Zwischenstellung getrieben wird,
sodass über die Stellung des Schalt kolbens (28) der Zustand des mindestens einen Feder speicherzylinders (12) bestimmt werden kann.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
dass der Schaltkolben (28) mehrere Verdickungen (38, 40, 42) mit Dichtmitteln (44, 46, 48) aufweist, so dass Bereiche um den Schaltkolben (28) gegen Abschnitte einer Gehäuse wand (50) des 3/3-Ventils (18) abgedichtet werden,
dass in einer Gehäusewand (50) des 3/3-Ventils (18) ei ne Versorgungsöffnung (52), eine Arbeitsöffnung (54) und eine Entlüftungsöffnung (56) vorgesehen sind,
dass in der ersten Endstellung die Arbeitsöffnung (54) mit der Entlüftungsöffnung (56) verbunden ist,
dass in der zweiten Endstellung die Arbeitsöffnung (54) mit der Versorgungsöffnung (52) verbunden ist und
dass in der Zwischenstellung die Versorgungsöffnung (52), die Arbeitsöffnung (54) und die Entlüftungsöff nung (56) gegeneinander abgedichtet sind.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn zeichnet,
dass der dritte Steuerkolben (26) eine Durchgangsöff nung (58) aufweist,
dass der zweite Steuerkolben (24) in der Durchgangsöff nung (58) des dritten Steuerkolbens (26) geführt wird,
dass eine Bewegung des zweiten Steuerkolbens (24) in Richtung der ersten Steuerkammer (30) durch ein An schlagen an dem Gehäuse (20) des 3/3-Ventils (18) be grenzt wird und
dass eine Bewegung des zweiten Steuerkolbens (24) in Richtung der zweiten Steuerkammer (32) durch ein An schlagen an dem dritten Steuerkolben (26) begrenzt wird,
wobei bei einer gemeinsamen Bewegung des zweiten Steu erkolbens (24) und des dritten Steuerkolbens (26) in Richtung der ersten Steuerkammer (30) der dritte Steu erkolben (26) vor dem zweiten Steuerkolben (24) an dem Gehäuse (20) des 3/3-Ventils (18) anschlägt.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
dass zum Umschalten zwischen den Stellungen des Schalt kolbens (28) Druckimpulse verwendet werden und
dass in Abwesenheit von Druckimpulsen der Schaltkolben (28) in seiner Stellung verharrt.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet,
dass die Magnetventile (14, 16) elektrisch angesteuert werden und
dass an der Arbeitsöffnung (54) mindestens ein Feder speicherzylinder (12) anschließbar ist, so dass das Verfahren im Rahmen der Steuerung einer elektrisch ansteuerbaren Feststellbremsanlage verwendbar ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
dass ein elektrisches Betätigungselement (68) vorgese hen ist, das mit einer elektronischen Steuerung (70) für die Feststellbremsanlage kommuniziert, und
dass die elektronische Steuerung (70) für die Fest stellbremsanlage zumindest teilweise in einer für wei tere Zwecke vorgesehenen elektronischen Steuerung (72) integriert ist.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (68) drei Einstellmöglichkeiten aufweist, wobei
in einer Fahrstellung alle beteiligten Federspeicherzy linder (12) belüftet werden,
in einer Stoppstellung alle beteiligten Federspeicher zylinder (12) entlüftet werden und
in einer Kontrollstellung eine erste Gruppe von Federspeicherzylindern (12) entlüftet wird beziehungsweise ist und eine zweite Gruppe von Federspeicherzylindern (12) belüftet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Gruppe von Federspeicherzylindern (12) einem Zugfahrzeug eines Nutzkraftfahrzeugs zugeordnet ist und
dass die zweite Gruppe von Federspeicherzylindern (12) min destens einem Anhänger eines Nutzkraftfahrzeugs zuge ordnet ist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung (70) für die Feststellbremsanlage zumindest teilweise in einem Bord rechner, einem Fahrzeugführungsrechner, in einer Steuerung für ein elektronisches Bremssystem (EBS) und/oder in einer Steuerung (72) einer elektronischen Luftaufbereitungsanlage mit Kreisschutzeinrichtung (EAC) integriert ist.