-
Die
Erfindung betrifft ein zweikreisig ansteuerbares Anhängersteuerventil
entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1; ein derartiges
Anhängersteuerventil
ist aus der
EP 0 312
718 B1 bekannt (im weiteren mit D1 bezeichnet).
-
Anhängersteuerventile
der Art nach der D1 sind für
ein Zugfahrzeug in Form eines pneumatisch gebremsten Nutzfahrzeugs
vorgesehen, das mit einer elektronisch geregelten Bremsanlage (EBS)
ausgerüstet ist
(EBS-Zugfahrzeug).
-
In
einem solchen EBS-Zugfahrzeug ist ein vom Fahrer betätigter Bremswertgeber
vorgesehen, der zum einen ein elektrisches Bremswert-Signal erzeugt,
welches in einer EBS-Elektronik mit anderen Signalen, die z. B.
die Bremskraftverteilung zwischen einzelnen Achsen oder den Beladungszustand
von Achsen betreffen, ausgewertet wird, um schließlich elektrische
Soll-Bremssignale für
die einzelnen Radbremsen zu erzeugen und um auch ein Soll-Bremssignal
für einen
an das Zugfahrzeug anschließbaren
Anhänger
zu generieren. Dieses elektrische Anhänger-Soll-Bremssignal wird über einen
elektropneumatischen Wandler, der in diesem Fall als elektrisch angesteuertes
Proportionalventil (als Teilkomponente des Anhängersteuerventils selbst oder als
separate, dem Anhängersteuerventil
vorgeschaltete Komponente) ausgebildet ist, in einen ersten Steuerdruck
(EBS-Steuerdruck) umgewandelt, und dieser EBS-Steuerdruck wird in
die erste Steuerkammer (dort 26, 1) des Anhängersteuerventils nach der
D1 eingespeist.
-
Zum
anderen erzeugt der Bremswertgeber mit pneumatischen Mitteln einen
für einen
elektronischen Ausfall vorgesehenen Redundanz-Steuerdruck, der in
die zweite Steuerkammer (dort 3) des Zweileitungs-Anhängersteuerventils
nach der D1 eingespeist wird. Der in der ersten Steuerkammer (dort 26)
vorhandene EBS-Steuerdruck wirkt erstens auf einen ersten Steuerkolben
(dort 25) über
dessen erste Wirkfläche
(dort 27) und zweitens auf einen mit dem ersten Steuerkolben
in Wirkverbindung stehenden zweiten Steuerkolben (dort 9, 2) über dessen
erste Wirkfläche
(dort 11, 12) ein, auf welchen andererseits über seine
zweite Wirkfläche (dort 4)
der Druck der zweiten Steuerkammer (dort 3) einwirkt.
-
Durch
die Wirkverbindung beider Steuerkolben betätigen diese entweder einzeln
oder gemeinsam das kombinierte Einlaß- und Auslaßventil
(dort 19, 20, 21) der Arbeitskammer (dort 14),
und dieser Druck wird über den
Druckmittelausgang (dort 16) an den gelben Kupplungskopf "Bremsdruck" des Zugfahrzeugs
zum Anschluß des
Druckschlauchs "Bremsdruck" an das Anhängefahrzeug übertragen.
-
Das
Zusammenwirken der in Reihe hintereinandergeschalteten zweiten und
ersten Steuerkolben (dort 2, 9; 25) bewirkt,
daß bei
einem Ausfall des in die erste Steuerkammer (dort 26) eingespeisten
EBS-Steuerdrucks der in die zweite Steuerkammer (dort 3)
eingespeiste Redundanz-Steuerdruck wirksam wird und durch Betätigung des
kombinierten Einlaß-
und Auslaßventils
(dort 19, 20, 21) den Druck in der Arbeitskammer
(dort 14) festlegt. Dagegen wird im normalen EBS-Betrieb,
bei dem in der ersten Steuerkammer der EBS-Steuerdruck anliegt,
das kombinierte Einlaß-
und Auslaßventil
ausschließlich
vom ersten Steuerkolben (dort 25) betätigt, und der Arbeitskammer-Druck
wird durch den Druck in der ersten Steuerkammer (dort 26)
bestimmt.
-
Beim
EBS-Betrieb wird der in der zweiten Steuerkammer (dort 3)
vorliegende Redundanz-Steuerdruck zurückgehalten: Dadurch, daß die erste
Wirfläche
(dort 11, 12) des zweiten Steuerkolbens (dort 9)
größer ausgebildet
ist als die zweite Wirkfläche
(dort 4), ist der zweite Steuerkolben (dort 9)
vom ersten Steuerkolben (dort 25) abgehoben und wirkt nicht
mehr auf diesen ein, so daß der
zweite Steuerkolben (dort 9) die Stellung des kombinierten
Einlaß-
und Auslaßventils
nicht mehr beeinflußt.
-
Für die Rückhaltung
des Redundanz-Steuerdrucks im EBS-Betrieb ist also das Verhältnis der
ersten Wirkfläche
(dort 11, 12) zur zweiten Wirkfläche (dort 4)
des zweiten Steuerkolbens (dort 9, 2) maßgebend.
Bei einem nach dem Prinzip der D1 aufgebauten Anhängersteuerventil
Typ "480 204 000
0" der Firma WABCO beträgt dieses
Wirkflä chenverhältnis zur
Zurückhaltung
des Redundanz-Steuerdrucks ca. 2,6:1; dies bedeutet, daß der Redundanz-Steuerdruck zurückgehalten
ist, solange der Redundanz-Steuerdruck
nicht in etwa das 2,6-fache des EBS-Steuerdrucks übersteigt
(Rückhalteverhältnis 2,6:1).
-
Um
dieses Flächenverhältnis herzustellen,
weist der zweite Steuerkolben ((9) entsprechend der D1) des
Anhängersteuerventils
vom Typ "480 204
000 0" einen Durchmesser
von ca. 100 mm auf, woraus bereits im wesentlichen die Baugröße für das Anhängersteuerventil
bestimmt ist.
-
Zur
Verringerung der Herstellkosten soll die Baugröße eines derartigen Anhängersteuerventils
reduziert werden. Eine Reduzierung der Baugröße könnte natürlich "sehr einfach" durch eine proportionale Verringerung
der Proportionen aller Bauelemente erfolgen; einer solchen trivialen
Lösung
steht jedoch entgegen, daß sich
unter Berücksichtigung
sowohl der Druckbereiche als auch der üblichen Reibungs- und Hystereseeigenschaften
der beteiligten Bauelemente für
die Relaisventil-Teile nämlich
für einen
Relaisventil-Kolben ein optimaler Kolbendurchmesser ergibt, den
man in wesentlichem Umfang nur unter Inkaufnahme anderer Nachteile
wie z. B. der Erhöhung
des Ansprechverhaltens reduzieren kann, was natürlich nicht tolerierbar ist.
-
Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das aus der D1 bekannte
Prinzip der Rückhaltung des
Redundanz-Steuerdrucks auf der Basis von Wirkflächen-Verhältnissen eines rückhaltenden
Steuerkolbens mit dem Ziel weiterzubilden, die Baugröße des Rückhalte-Steuerkolbens
zu verringern.
-
Diese
Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung
gelöst;
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
-
Da
unter Nutzung der erfindungsgemäßen Mittel
die Realisierung von Rückhalte-Steuerkolben
mit einem Durchmesser von z. B. 80 mm möglich ist, ist es dann auch
vorteilhaft möglich,
einen solchen Steuerkolben aus Kunststoff herzustellen; neben der
erläuterten
Verkleinerung des Kolbens an sich führt dies zu einer weiteren
und zwar erheblichen Verringerung der Herstellkosten.
-
Die
Erfindung nutzt in vorteilhafter Weise das Voreilen des elektrisch
erzeugten EBS-Steuerdrucks gegenüber
dem mit pneumatischen Mitteln erzeugten Redundanz-Steuerdruck aus;
sobald sich aufgrund einer beginnenden Bremsung ein Druck in der
unten erläuterten
ersten Steuerkammer (26) ausbildet, wird der unten erläuterte zweite
Steuerkolben (2) aus seiner Grundstellung in seine Schaltstellung
versetzt, weil zu diesem Zeitpunkt noch kein Gegendruck über die
Teilwirkfläche
(36) der zweiten Steuerkammer (33, 35)
ausgebildet ist. In dieser Schaltstellung ist für den Redundanz-Steuerdruck
nur noch die unten erläuterte
die erste Teilkammer (33) mit ihrer ersten Teilwirkfläche (34)
wirksam, so daß das
Rückhalteverhältnis auf
einen Wert von z. B. 5:1 erhöht
ist.
-
In
verschiedenen Fällen,
wenn z. B. ein leeres Anhängefahrzeug
ohne ALB überbremst
wird, was durch Vergleich der verschiedenen Schlupfwerte feststellbar
ist, reduziert das EBS-Bremsenmanagement das Anhänger-Soll-Bremssignal und damit den EBS-Steuerdruck;
hier verhindert in vorteilhafter Weise das von ca. 2,6:1 auf z.
B. 5:1 erhöhte
Rückhalteverhältnis das
Wirksamwerden des pneumatisch erzeugten und in seiner Höhe unveränderten
Redundanz-Steuerdrucks.
-
Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der
Zeichnung dargestellt ist, näher
erläutert.
-
Es
zeigen:
-
1 Das Anhängersteuerventil
in der Grundstellung bei gelöster
Bremse, bei der im wesentlichen nur der Versorgungsdruck am Ventil
anliegt;
-
2 das Anhängersteuerventil
bei einer Bremsung mittels eines elektrisch erzeugten Bremswert-Signals
(EBS-Betrieb);
-
3 das Anhängersteuerventil
bei einer Bremsung im Redundanz-Betrieb;
-
4 die Wirkflächen von
im Anhängersteuerventil
vorgesehenen Steuerkolben, die bei Druckbeaufschlagung der Steuerkolben
für die
auf diese einwirkenden Druckkräfte
maßgeblich sind,
in Perspektivdarstellung;
-
5 die Ausbildung eines axialen
nutförmigen
Luftkanals mit Rundungen zur Vermeidung scharfer Kanten;
-
6 das Anhängersteuerventil
in einer Ausführungsform,
bei der im Vergleich zu den vorstehenden Ausbildungen die Luftführung über eine
gestufte Bohrung erfolgt;
-
7 das Anhängersteuerventil
mit im Vergleich zu 1 bis 3 vertauschten gehäusefesten
und kolbenfesten Baueinheiten;
-
8 das Anhängersteuerventil
nach 7 mit der Ausbildung
der Luftführung
nach 6;
-
9 das Anhängersteuerventil
in einer Ausführungsform
nach 8, bei der im Gegesatz
zur dortigen Anordnung von Ventilschaltelementen an einer Zylinderinnenfläche die
Ventilschaltelemente an einer Zylinderaußenfläche angeordnet sind;
-
10 das Anhängersteuerventil
in einer Ausführungsform
mit Sitzventil-Mitteln;
-
11 das Anhängersteuerventil
nach 10 mit Vertauschung
der gehäusefesten
und der kolbenfesten Baueinheiten.
-
Wie
eingangs erläutert,
setzt die Erfindung auf dem erläuterten
Wirkprinzip nach der D1 auf: Das grundsätzliche Verhalten des erfindungsgemäßen Anhängersteuerventils
ist gleich zu dem in der D1 beschriebenen Verhalten. Um die gleichartigen
Teile deutlich zu machen, sind diese in der Beschreibung der Erfindung weitgehend
mit den gleichen Bezugszeichen aus der D1 versehen; auf die entsprechende,
die dortige 1 betreffende
Offenbarung in der D1 wird vollinhaltlich Bezug genommen.
-
Entsprechend 1 ist für das vorzugsweise, aber nicht
zwingend erforderlich in einem EBS-Zugfahrzeug eingebaute, zweikreisig
ansteuerbare Anhängersteuerventil
(6) zur pneumatischen Ankopplung einer nicht dargestellten
Zweileitungsbremse eines Anhängefahrzeugs
ein erster Steuerkolben (25) vorgesehen, der eine erste
zur Druckkrafterzeugung vorgesehene Wirkfläche (27) und eine
zweite zur Druckkrafterzeugung vorgesehene Wirkfläche (23)
aufweist, wobei die von der ersten Wirkfläche (27) bei Druckeinwirkung
erzeugte Druckkraft der von der zweiten Wirkfläche (23) bei Druckeinwirkung
erzeugten Druckkraft entgegengerichtet ist. Die erste Wirkfläche (27)
begrenzt eine erste Steuerkammer (26), und diese Wirkfläche (27)
ist mit einem ersten Steuerdruck, dem EBS-Steuerdruck, aus einem
nicht dargestellten ersten Bremskreis, dem EBS-Bremskreis, über einen
ersten Steueranschluß (15)
beaufschlagbar.
-
Relativ
zum ersten Steuerkolben (25) ist ein bewegbarer zweiter
Steuerkolben (2) vorgesehen, der eine zur Druckkrafterzeugung
vorgesehene, in Stufenform ausgebildete erste Wirkfläche (11)
und eine unten erläu terte,
zur Druckkrafterzeugung vorgesehene zweite Wirkfläche (34; 34, 36)
aufweist, wobei die von der ersten Wirkfläche (11) bei Druckeinwirkung
erzeugte Druckkraft der von der zweiten Wirkfläche (34; 34, 36)
bei Druckeinwirkung erzeugten Druckkraft entgegengerichtet ist;
der zweite Steuerkolben (2) kann mit dem ersten Steuerkolben
(25) in Wirkverbindung gebracht werden: Per Druckkraft
kann der zweite Steuerkolben (2) mit dem ersten Steuerkolben
(25) zu Anlage kommen und die Druckkraft auf diesen selbst
ausüben.
-
Die
erste Wirkfläche
(11) des zweiten Steuerkolbens (2) ist größer bemessen
als die zweite Wirkfläche (34; 34, 36)
des zweiten Steuerkolbens (2), und diese Wirkfläche (11)
ist mit dem für
die erste Steuerkammer (26) vorgesehenen ersten Steuerdruck
(15, EBS-Steuerdruck) mit Druck zu beaufschlagen. Der zweite
Steuerkolben (2) begrenzt mit seiner zweiten Wirkfläche (34; 34, 36)
eine unten erläuterte
zweite Steuerkammer (33; 33, 35), wobei über diese
Steuerkammer die zweite Wirkfläche
(34; 34, 36) mit einem zweiten Steuerdruck,
dem Redundanz-Steuerdruck,
aus einem nicht dargestellten zweiten, nur mit pneumatischen Mitteln
arbeitenden Bremskreis, dem Redundanz-Bremskreis, über einen
zweiten Steueranschluß (7)
beaufschlagbar ist.
-
Die
oben erwähnte
zweite Steuerkammer ist als Kombination einer ersten Teilkammer
(33) und einer zweiten Teilkammer (35) ausgebildet,
wobei die erste Teilkammer (33) über eine erste Teilwirkfläche (34)
und die zweite Teilkammer (35) über eine zweite Teilwirkfläche (36)
auf den zweiten Steuerkolben (2) einwirken kann. Bei einer
ausschließlichen
Druckbeaufschlagung der ersten Teilkammer (33) wirkt nur
die an der ersten Teilwirkfläche
(34) erzeugte Druckkraft, und bei Druckbeaufschlagung der
ersten (33) und der zweiten (35) Teilkammern wirken
die an den ersten (34) und zweiten (36) Teilwirkflächen erzeugten
Druckkräfte
auf den zweiten Steuerkolben (2) ein.
-
Es
ist weiter ein kombiniertes Einlaß- und Auslaßventil
(19, 20, 21) vorgesehen, das zur wahlweisen Verbindung
einer Arbeitskammer (14) mit einer über den Versorgungsanschluß (37)
mit dem Versorgungsdruck beaufschlagten Druckmitteleinhaßkammer
(38) einerseits oder mit einem Entlüftungsanschluß (18)
andererseits dient. Die zweite Wirkfläche (23) des ersten
Steuerkolbens (25) ist von dem Druck in der Arbeitskammer
(14) beaufschlagbar, und das kombinierte Einlaß- und Auslaßventil
(19, 20, 21) ist von beiden Steuerkolben
(25 bzw. 2) zu betätigen; dabei betätigt der
erste Steuerkolben (25) direkt das Einlaß- und Auslaßventil
(19, 20, 21), während der zweite Steuerkolben
(2) über
die oben erläuterte
Krafteinwirkung auf den ersten Steuerkolben (25) indirekt
auf das Ventil einwirkt. Zur Übertragung
des in der Arbeitskammer (14) ausgesteuerten Drucks an
den gelben Kupplungskopf "Bremsdruck" des Zugfahrzeugs
ist ein Druckmittelausgang (16) vorgesehen.
-
Das
Anhängersteuerventil
(6) ist in einem Gehäuse
untergebracht, welches aus einem Gehäuseoberteil (1), einem
mit diesem dichtend verbundenen Gehäuseunterteil (17)
und einer mit diesem Teil dichtend verbundenen Entlüftungs-Bodenplatte
(12) besteht. Das kombinierte Einlaß- und Auslaßventil
(19, 20, 21) ist in einem verschieblichen
Verbindungskolben (48) integriert, bei dem ein Dichtring
(49) die Druckmitteleinlaßkammer (38) von der
Arbeitskammer (14) abdichtet.
-
Durch
die spezielle Formgestaltung des zweiten Steuerkolbens (2)
ergibt sich zwischen dem Bereich mit der ersten Wirkfläche (11)
und dem Bereich mit der zweiten Teilwirkfläche (36) ein ringförmiger Raum
(30); dieser Raum ist über
die im zweiten Steuerkolben (2) vorgesehenen Kanäle (40)
dauerhaft mit der Entlüftung (18)
verbunden, so daß durch
ihn keinerlei Druckkräfte
entstehen. Der ringförmige
Raum (30) ist über
einen Dichtring (5) gegenüber der zweiten Teilkammer
(35) und über
einen Dichtring (10) gegenüber der ersten Steuerkammer
(26) abgedichtet.
-
Der
erste Steuerkolben (25) ist gegenüber der ersten Steuerkammer
(26) einerseits und gegenüber der Arbeitskammer (14)
andererseits über
einen Dichtring (24) abgedichtet.
-
Ein
am zweiten Steueranschluß (7)
anliegender Druck gelangt zunächst
in die erste Teilkammer (33), und von dort aus, vorausgesetzt
das Anhängersteuerventil
befindet sich in der Grundstellung nach 1, über den
schmalen Luftspalt zwischen einem im Gehäuseoberteil (1) fest
angeordneten Nutring (41) und mindestens einem, in der
inneren Zylinderfläche
(43) des zweiten Steuerkolben (2) als Nut in axialer
Richtung ausgebildeten Luftkanal (42) in diesen Luftkanal
und in die zweite Teilkammer (35). Durch die Kombination
des gehäusefesten
Nutrings (41) mit einem zylindrischen Ventilkörper (32),
der als von mindestens einer Längsnut unterbrochener
Teilkörper
des zweiten Steuerkolbens (2) mit kreiszylindrischer Innenfläche (43)
ausgebildet ist, werden Ventilmittel (32, 41)
zur Verbindung der zweiten Teilkammer (35) mit der ersten
Teilkammer (33), bzw. zur Trennung der beiden Teikammern
voneinander, gebildet. Bei diesen Ventilmitteln (32, 41)
wird durch die Berührung
des Nutrings (41) mit der zylindrischen Innenfläche (43)
des zylindrischen Ventilkörpers
(32) eine kreisförmige
Dichtlinie gebildet, und für
den zylindrischen Ventilkörper
(32) wird bei einer Stellungsveränderung des zweiten Steuerkolbens
(2) ein Betätigungshub
erzeugt.
-
Mehrere
derartige axiale nutförmige
Luftkanäle
(42) können
längs der
kreisförmigen
Dichtlinie, die der Nutring bei seiner Berührung mit der kreiszylindrischen
Innenfläche
(43) des Ventilkörpers
bildet, vorgesehen sein. Zur Erläuterung
der sich im Zusammenwirken mit dem gehäusefesten Nutring (41)
ergebenden Ventil-Schaltzustände ist
in den Zeichnungen 1 bis 3 jeweils ein nutförmiger Luftkanal
(42) in den diesen Zeichnungen entsprechenden unterschiedlichen
Stellungen des zweiten Steuerkolbens (2) im Schnitt dargestellt.
-
Die
in 1 bei Drucklosigkeit
der Steueranschlüsse
(15) und (7) gezeigte Grundstellung des zweiten Steuerkolbens
(2) wird durch ein mit Hilfe einer starken, in ihrer maximalen
Längenausdehnung
durch einen Sicherungsring gefesselten Rückstellfeder (44)
betätigtes Druckstück (45)
bewirkt, durch welches der zweite Steuerkolben (2) gegen
den mit der unten erläuterten
Rückstellfeder
(47) belasteten ersten Steuerkolben (25) in die
gezeigte Stellung gebracht wird.
-
Wie
erläutert,
ist in dieser Grundstellung, bei der der zweite Schaltkolben (2)
um einen bestimmten Betätigungsweg
gegenüber
dem gehäusefesten
Nutring verschoben ist, das Ventil (32, 41) geöffnet; in
der Stellung nach 2,
bei der, wie dort erläutert,
kein Betätigungsweg
vorliegt, ist das Ventil (32, 41) geschlossen, und
in der Stellung nach 3 mit
maximalem Betätigungsweg
ist das Ventil (32, 41) wiederum geöffnet. Das Ventil
(32, 41) öffnet
also aus seiner geschlossenen Stellung, wenn sich der zweite Steuerkolben
(2) in Richtung des Gehäuseunterteils
(17) verschiebt und der gehäusefeste Nutring (41)
aus seiner zunächst
vollständig geschlossenen
Dichtlinie, die er mit der zylindrischen Fläche (43) bildet, den
axialen nutförmigen
Luftkanal (42) überfährt und
eine Luftöffnung
freigibt. Zweckmäßigerweise
ist der Luftkanal, wie dargestellt, in seinem Öffnungsbereich mit einer Einlaufschräge (46)
versehen, so daß der Öffnungsquerschnitt
nicht sofort maximal ist, sondern weggesteuert von Null bis zu seinem
Maximalwert zunimmt; damit ist der von einem Luftkanal (42) freigegebene
Luftquerschnitt vom Betätigungshub
des Ventils (32, 41) abhängig.
-
Bei
geöffnetem
Ventil (41, 42) wird der freigegebene Luftkanal
durch die freie Kante des Nutrings (41) begrenzt, der auf
seinem Weg längs
der Zylinderfläche
(43) den Luftkanal (42) überfährt und begrenzt; da die ses
freie Nutring-Stück
in diesem Zustand nicht in den Luftkanal (42) wegklappen
darf, ist für
die Breite eines Nut-Luftkanals (42) ein vergleichsweise
kleiner Wert zu wählen.
Diese Luftkanalbreite hängt
natürlich
von verschiedenen anderen Auslegungskriterien ab; bei einer bestimmten
Auslegung ergibt sich z. B. eine optimale Luftkanalbreite von 2
mm.
-
5 zeigt die Ausbildung des
nutförmigen
axialen Luftkanals (42): Der Bereich dieses Luftkanals
im ersten Steuerkolben (2) ist in 5a als radiale Ansicht, in 5b als axiale Draufsicht
und in 5c als Seitenansicht-Schnitt
dargestellt. Diese Darstellungen zeigen, daß alle vom gehäusefesten
Nutring (41) zur inneren Zylinderfläche (43) des zweiten
Steuerkolben (2) weisenden "Kanten" nicht rechtwinklig und damit scharf, sondern
als Rundungen (51, 52) ausgeführt sind; dabei betreffen die
Rundungen (51) den Übergang
zwischen dem eigentlichen Luftkanal (42) und der inneren
Zylinderfläche
(43), und die Rundung (52) betrifft den Übergang
zwischen der Einlaufschräge
(46) und dieser Zylinderfläche.
-
Die
Rundungen (51, 52) dienen zum Schutz der sehr
empfindlichen freien Kante (Dichtkante) des Nutrings (41)
gegen mechanische Zerstörung,
wenn der Nutring, wie erläutert,
beim Ventilschalten den Luftkanal (42) überfährt. Bei seiner Bewegung berührt (zur
Dichtung) das erläuterte
freie Nutring-Stück
an seinen linken und rechten Grenzen die innere Zylinderfläche (43) über diese
gerundeten Übergänge und
kann nicht durch Kanten mechanisch beschädigt werden; es bleibt dauerhaft
formstabil und elastisch.
-
In
der Grundstellung nach 1 ist,
wie bereits erläutert,
die Arbeitskammer (14) entlüftet; hierzu ist der Auslaßventilsitz
(21) gegenüber
dem Ventilkörper
(19) abgehoben. Die im Vergleich zur Feder (44)
wesentlich schwächer
ausgelegte, als Kegelfeder ausgebildete Rückstellfeder (47)
ist für
die Entlüftungsfunktion
vorgesehen. Sie bewirkt, daß auch
bei einem sehr geringen ausgesteuerten Bremsdruck in der Arbeitskammer (14)
der Auslaßventilsitz
(21) vom Ventikörper
(19) abheben kann. Eine Ventilfeder (50) unterstützt die
Schließung
des Einlaßventilsitzes
(20) in der Bremsabschlußstellung.
-
In
der Art, wie in der D1 offenbart, ist der zum Anhänger übertragene
Bremsdruck auch durch den im Zugfahrzeug vorgesehenen Handbremskreis
steuerbar, nämlich
durch entsprechende Betätigung
des Handbremsventils; hierzu wird der vom Handbremsventil ausgesteuerte
Druck zum Lösen
der Feststellbremsen des Zugfahrzeugs am Handbrems-Steueranschluss
(29) in das Anhängersteuerventil
(6) eingespeist. Liegt am Handbrems-Steueranschluss (29)
ein zur Lösung
der Federspeicher des Zugfahrzeugs ausreichender Druck an, so zieht
der Handbremskolben (28) den fest mit ihm verbundenen Verbindungskolben
(48) gegen das Gehäuseunterteil
(17), wo er zur Anlage kommt, wie das in 1 dargestellt ist: In dieser Stellung,
d. h. im Zustand der gelösten
Federspeicherbremsen, wird von Seiten des Handbremskreises kein
Bremsdruck für
den Anhänger
ausgesteuert.
-
Dagegen
stellt sich beim Abbau des Lösedrucks
durch das Handbremsventil am Handbremsventil-Steueranschluss (29)
ein reduzierter Druck ein, wodurch sich aufgrund des sich nun ändernden
Druckgleichgewichtes im Anhängersteuerventil
(6) der Verbindungskolben (48) in Richtung des
Gehäuseoberteils
(1) verschiebt, was zur Öffnung des Einlaßventilsitzes
(20) führt.
Dieses bleibt solange geöffnet,
bis sich in der Arbeitskammer (14) ein dem anliegenden
Handbremsventil-Steuerdruck entsprechender inverser Bremsdruck für den Anhänger ausgebildet
hat, worauf der Einlaßventilsitz
(20) wieder schließt
und die Bremsenabschlussstellung erreicht ist. Auf diese Weise ist
also auch über
das Handbremsventil des Zugfahrzeugs ein Bremsdruck für den Anhänger feinfühlig einstellbar;
die erfindungsgemäße Rückhaltung
des Redundanz-Steuerdrucks wird natürlich hierdurch nicht betroffen.
-
In
den Zeichnungen 2 und 3 sind jeweils in Teilschnitt-Darstellung
nur die erfindungswesentlichen Einrichtungen des Anhängersteuerventils
(6) dargestellt, da bereits in 1 die wichtigsten, für die Gesamtfunktion erforderlichen,
Einheiten beschrieben sind.
-
Im
EBS-Betrieb nach 2 liegt
wie erläutert
der EBS-Steuerdruck
am ersten Steueranschluß (15) an,
und über
die durch Druckbeaufschlagung der ersten Steuerkammer (25)
an der erster Wirkfläche
(11) des zweiten Steuerkolbens (2) erzeugte Druckkraft
wird dieser Kolben gegen die Kraft der Rückstellfeder (44)
an das Gehäuse oberteil
(1) auf Anschlag gefahren. Diese Anschlagstellung, bei
der wie erläutert
das Ventil (32, 41) geschlossen ist, ist der Ausgangspunkt
für eine
Ventilbetätigung
durch Verschiebung des zweiten Steuerkolbens (2): Der Betätigungsweg
für diese
Stellung ist also Null, und aufgrund des geschlossenen Ventils (32, 41)
ist die zweite Teilkammer (35) pneumatisch vom zweiten
Steuerdruck (7) aus dem zweiten Bremskreis abgetrennt.
-
Der
bei einer Bremsung wie erläutert
normalerweise dem EBS-Steuerdruck nacheilende Redundanz-Steuerdruck
aus dem zweiten Bremskreis befüllt
daher nur die erste Teilkammer (33), so daß dieser Steuerdruck
auch nur auf die erste Teilwirkfläche (34) einwirkt.
-
Der
Redundanz-Steuerdruck wird vom EBS-Steuerdruck mit dem Verhältnis der
Größe der ersten Wirkfläche (
11)
für den
zweiten Steuerkolben (
2) zur Größe der ersten Teilwirkfläche (
34)
der ersten Teilkammer (
33) für den zweiten Steuerkolben
(
2) zurückgehalten:
-
In 4 sind – zum Größenvergleich in Perspektiv-Darstellung – die Größen der
ersten (34) und zweiten (36) Teilwirkflächen der
Größe der ersten
Wirkfläche
(11) gegenübergestellt;
die Wirkungsrichtungen der bei ihrer Druckbeaufschlagung erzeugten
Kräfte
sind durch Pfeile gekennzeichnet (Kraftangriff am jeweiligen Wirkflächenschwerpunkt).
-
Bei
diesen für
das Ausführungsbeispiel
mechanischen Maßen
und den daraus resultierenden Wirkflächengrößen ergibt sich: EBS_Druckhalteverhältnis ≈ 5 [2]
-
Zur
Regelung des ausgesteuerten Drucks in der Arbeitskammer (14)
ist das Verhältnis
der Größe ersten
Wirkfläche
F(27) zur Größe der zweiten
Wirkfläche
F(23) des ersten Steuerkolbens (25) maßgebend; beide Wirkflächen sind
nahezu gleich groß,
wodurch eine gute Abstufbarkeit gewährleistet ist.
-
In
Bezug auf den EBS-Betrieb nach
2 sei
ergänzt,
daß auch
im "Worst-Case-Fall", bei dem der EBS-Steuerdruck
dem Redundanz-Steuerdruck nicht voreilt, sondern beide Steuerdrücke gleichzeitig
an den Steueranschlüssen
(
15 und
7) anliegen, die Rückhaltung das Redundanz-Steuerdrucks sicher
wirksam wird. Bei dieser gleichzeitigen Beaufschlagung wirken – wenn man
Reibungs- und Federkräfte
nicht brücksichtigt – zunächst die
an beiden Teilwirkflächen
(
34,
36) erzeugten Kräfte auf den zweiten Steuerkolbens
(
2); das Rückhalteverhältnis ist
also:
-
Entsprechend
den Wirkflächen-Größen nach 4 ist: Worstcase_Rückhalteverhältnis ≈ 1.5 [4]
-
sBei
Bremsbeginn geht der zweite Steuerkolben (2) aus seiner
Grundstellung nach 1 sofort
in die Stellung des EBS-Betriebs nach 2 über, wodurch
das Ventil (32, 41) geschlossen wird und das große EBS_Rückhalteverhältnis nach
[2] wiederhergestellt ist.
-
Im
Redundanz-Betrieb nach 3 liegt
nur am zweiten Steueranschluss (7) der Redundanz-Steuerdruck
des zweiten Bremskreises an; der EBS-Steueranschluss (15)
für den
ersten Bremskreises ist drucklos.
-
Über das
zunächst
in der Grundstellung geöffnete
Ventil (41, 32) wird neben der ersten Teilkammer (33)
auch die zweite Teilkammer (35) mit dem Redundanz-Steuerdruck
beaufschlagt, so daß der
zweite Steuerkolben (2) zum ersten Steuerkolben (25)
verschoben wird und dort anliegt. Die durch die Druckbeaufschlagung
der ersten (33) und zweiten (35) Teilkammern erzeugten
Kräfte
wirken auf den ersten Steuerkolben (25) ein, welcher dann
in der oben erläuterten
Weise in der Arbeitskammer (14) den Bremsdruck für den Anhänger aussteuert.
-
Aus 4 ist ersichtlich, daß die für die Druckaussteuerung
in der Arbeitkammer (14) beim Redundanz-Betrieb maßgebliche
Summe der beiden Teilwirkflächen
F(36) + F(34) des zweiten Steuerkolbens (2) fast die gleiche
Größe hat wie
die erste Wirkfläche
F(27) des ersten Steuerkolbens (25), welche im EBS-Betriebs für die Druckaussteuerung
verantwortlich ist, so daß vorteilhafterweise
in beiden Betriebsfällen
das Verhältnis des
ausgesteuerten Drucks zum Steuerdruck praktisch gleich ist.
-
Die
Darstellungen nach 6 bis 11 zeigen alternative Ausführungsformen
der Ventilmittel, die, wie er läutert,
in den Darstellungen 1 bis 3 als gehäusefester
Nutring (41) mit mindestens einem im zylindrischen Ventilkörper (32)
des zweiten Steuerkolbens (2) vorgesehenen axialen nutförmigen Luftkanal (42)
ausgebildet sind. Da in 6 bis 11 nur die Ventilmittel
selbst alternativ ausgestaltet sind, sind diese jeweils nur in der
zu 1 entsprechenden
Grundstellung dargestellt; die anderen beiden Stellungen, nämlich erstens
die Stellung für
den EBS-Betrieb bei geschlossenen Ventilmitteln und keinem Betätigungsweg
für den zweiten
Steuerkolben (2), ergibt sich, wie unter 2 erläutert,
durch Anlage des EBS-Steuerdrucks am ersten Steueranschluß (15),
und zweitens die Stellung für
den Redundanz-Betrieb bei geöffneten
Ventilmitteln und maximalem Betätigungsweg
für den
zweiten Steuerkolben (2), ergibt sich, wie unter 3 erläutert, wenn nur am zweiten
Steueranschluß (7)
der Redundanz-Steuerdruck anliegt.
-
In
der Ausbildung der Erfindung nach 6 ist
der mindestens eine nutförmige
Luftkanal (42) nach 1 durch
eine gestufte Bohrung (53) ersetzt, welche in den zweiten
Steuerkolben (2) eingebracht wird; durch die Stufenbohrung
(53) ist eine umlaufende Durchmesservergrößerung realisiert.
Die Einlaufschräge (46)
ist nun als umlaufende Schräge
ausgebildet, so daß bei
einem Betätigungshub
des Ventilkörpers
(32) durch die als Luftführungsmittel ausgebildete gestufte
Bohrung (53) der vom gehäusefesten Nutring (41)
entlang der kreisförmigen
Dichtlinie freigegebene Luftquerschnitt vom Betätigungshub abhängig ist.
Die Kante am Übergang
zwischen der Einlaufschräge
(46) und der inneren Zylinder fläche (43) ist aus den
vorstehend erläuterten
Gründen
mit einem Radius ((52), vgl. 5)
versehen.
-
In
der Ausbildungsvariante nach 7 sind
die 1 entsprechenden
Luftführungsmittel
in Form des mindestens einen axialen nutförmigen Luftkanals (42') gehäusefest,
nämlich
am gehäusefesten
zylindrischen Ventilkörper
(32') angeordnet;
die Luftführungsmittel
sind in der inneren Zylinderfläche
(43') des
gehäusefesten
Ventilkörpers
(32') eingebracht.
Der die Ventilmittel vervollständigende
Nutring ist als kolbenfester Nutring (42') im zweiten Steuerkolben (2)
angeordnet.
-
Die
Ausbildung der Erfindung nach 8 zeigt
entsprechend 7 die Ausbildung
des Nutrings als kolbenfesten Nutring (41'); im Unterschied zu 7 ist jedoch in 8 als Luftführungsmittel
eine gestufte Bohrung (53')
nach der in 6 erläuterten
Art vorgesehen, welche jedoch in 8 gehäusefest,
d. h. in der inneren Zylinderfläche
(43') des
gehäusefesten
zylindrischen Ventilkörpers
(32') angeordnet
ist.
-
Wie
in 9 dargestellt, kann
eine Zylinderfläche
des zylindrischen Ventilkörpers,
an welcher die Luftführungsmittel
eingebracht sind, im Gegensatz zu den vorstehend erläuterten
Darstellungen, bei denen diese Zylinderfläche als Zylinderinnenfläche ausgebildet
ist, auch als Zylinderaußenfläche ausgebildet
sein. In
-
9 ist dies für das Beispiel
eines gehäusefesten
zylindrischen Ventilkörpers
(32') dargestellt,
in welchem wie in 8 eine
gestufte Bohrung (53'') eingebracht
ist, jedoch nicht wie in 8 in
der Zylinderinnenfläche
des Ventilkörpers,
sondern in der Zylinderaußenfläche (43'') des gehäusefesten zylindrischen Ventilkörpers (32'). Der kolbenfeste
Nutring (41'') bildet so
mit der Zylinderaußenfläche (43''), wie vorstehend erläutert, eine
kreisförmige
Dichtlinie und vervollständigt
die Ventilmittel.
-
In
Zusammenfassung der radialen Steuerkanten-Ventilmittel nach 1 bis 9 beruht die Funktion der Ventilmittel
auf einem radialen Dichtring einerseits und einem Ventilkörper mit
an seiner Zylinderrinnen- oder an seiner Zylinderaußenfläche eingebrachten
Luftführungsmitteln
andererseits, wobei der radiale Dichtring gleitfähig am Ventilkörper gelagert
ist und mit ihm eine kreisförmige
Dichtlinie bildet. Bei einem Betätigungshub
des Ventilkörpers
gegenüber
dem radialen Dichtring wird an den Luftführungsmitteln ein vom Betätigungshub
abhängiger
Luftquerschnitt freigegeben. Die Luftführungsmittel können in
der unterschiedlichsten Art und Weise ausgebildet sein; sowohl der
radiale Dichtring als auch der Ventilkörper können kolbenfest am zweiten
Steuerkolben (2) oder gehäusefest am Gehäuseoberteil
(1) angeordnet sein, wobei bei einem gehäusefesten
radialen Dichtring ein kolbenfester Ventilkörper und bei einem kolbenfesten
radialen Dichtring ein gehäusefester
Ventilkörper
vorzusehen sind.
-
Bei
den Ausbildungen der Erfindung nach 10 und 11 sind die Ventilmittel
als axial wirkende Ventilmittel (54, 56; 55, 57)
ausgebildet; entsprechend 10 bestehen
diese Ventilmittel aus einem gehäusefesten
Elastomer-Dichtelement (54) und einem im zweiten Steuerkolben
(2) angeordneten Ventilsitz (56), in
-
11 sind die Ventilmittel
dagegen als gehäusefester
Ventilsitz (57) und ein im zweiten Steuerkolben (2)
angeordnetes Elastomer-Dichtelement (55) ausgebildet.
