DE202020104139U1

DE202020104139U1 - Schwenkanker-Bremsventilaktuator

Info

Publication number: DE202020104139U1
Application number: DE202020104139.8U
Authority: DE
Original assignee: Haldex Brake Products AB
Current assignee: Haldex Brake Products AB
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2021-10-20
Anticipated expiration: 2030-07-18

Abstract

Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) mit
a) einem Schwenkanker (2), der
aa) eine Entlüftungsstellung (36),
ab) eine Belüftungsstellung (37) und
ac) eine zwischen der Belüftungsstellung (37) und der Entlüftungsstellung (36) angeordnete Sperrstellung (38) aufweist, und
b) mindestens einer Spule (39), welche ein auf den Schwenkanker (2) wirkendes Spulen-Moment erzeugt,
c) mindestens einem Permanentmagneten (17, 18), welcher ein auf den Schwenkanker (2) wirkendes Permanentmagnet-Moment erzeugt und
d) mindestens einer Feder (21, 22), die ein auf den Schwenkanker (2) in Richtung der Sperrstellung (38) wirkendes Feder-Moment (25) erzeugt,
e) wobei das Spulen-Moment über den Strom in der Spule (39) so steuerbar oder regelbar ist, dass sich ein auf den Schwenkanker (2) wirkendes Gesamt-Moment (33) ergibt, mittels dessen der Schwenkanker (2) in die Belüftungsstellung (37), die Entlüftungsstellung (36) und die Sperrstellung (38) überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass
f) für einen Strom in der Spule (39) von Null
fa) die Beträge der Gesamt-Momente (33) in der Belüftungsstellung (37) und in der Entlüftungsstellung (36) unterschiedlich sind und/oder
fb) sowohl das Gesamt-Moment (33) in der Belüftungsstellung (37) als auch das Gesamt-Moment (33) in der Entlüftungsstellung (36) in Richtung der Entlüftungsstellung wirken.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Schwenkanker-Bremsventilaktuator, der Einsatz findet zur Herbeiführung unterschiedlicher Ventilstellungen, nämlich einer Belüftungsstellung, einer Sperrstellung und einer Entlüftungsstellung, eines Schwenkanker-Bremsventils. In den genannten Betriebsstellungen kann das Schwenkanker-Bremsventil einen pneumatischen Bremsdruck erzeugen, erhöhen, aufrechterhalten, verringern und beseitigen. Der derart von dem Schwenkanker-Bremsventil ausgesteuerte pneumatische Bremsdruck kann dann einem pneumatischen Bremsaktuator eines Fahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs (hier beispielsweise eines Zugfahrzeugs und/oder eines Anhängers) zugeführt werden, wobei der pneumatischen Bremsaktuator dann eine mit dem pneumatischen Bremsdruck korrelierende Bremskraft erzeugt.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwenkanker-Bremsventilaktuator vorzuschlagen, der insbesondere hinsichtlich

- der Steuerungsmöglichkeiten (worunter auch eine Regelung subsummiert wird) und/oder
- der Betriebssicherheit, insbesondere bei einem Versagen einer elektrischen Steuerleitung oder einer elektrischen Leistungsversorgung, und/oder
- einer Gewährleistung der unterschiedlichen Betriebsstellungen und/oder
- der elektrischen Leistungsaufnahme und/oder
- einer Stabilität der Steuerung (worunter auch eine Stabilität der Regelung subsummiert wird)

LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Schutzanspruchs gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Schutzansprüchen zu entnehmen.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der erfindungsgemäße Schwenkanker-Bremsventilaktuator weist einen Schwenkanker auf. Der Schwenkanker verfügt über zumindest drei unterschiedliche Betriebsstellungen, nämlich eine Entlüftungsstellung, eine Belüftungsstellung und eine zwischen der Belüftungsstellung und der Entlüftungsstellung angeordnete Sperrstellung. In diesen Betriebsstellungen kann mittels des Schwenkanker-Bremsventils, dem der erfindungsgemäße Schwenkanker-Bremsventilaktuator zugeordnet ist, eine Belüftung eines pneumatischen Bremsaktuators, eine Entlüftung eines pneumatischen Bremsaktuators oder ein Aufrechterhalten der pneumatischen Beaufschlagung des pneumatischen Bremsaktuators erfolgen.
Der Schwenkanker-Bremsventilaktuator verfügt über mindestens eine Spule. Die Spule bildet gemeinsam mit einem Joch einen Elektromagneten, welcher eine Magnetkraft auf den Schwenkanker ausübt. Die Spule erzeugt auf diesem Wege ein Spulen-Moment, welches auf den Schwenkanker einwirkt.
Des Weiteren weist der Schwenkanker-Bremsventilaktuator mindestens einen Permanentmagneten auf. Der Permanentmagnet erzeugt ebenfalls ein Magnetfeld und mit diesem ein Permanentmagnet-Moment, welches auf den Schwenkanker wirkt. Das Magnetfeld der Spule und das Magnetfeld des Permanentmagneten sind (zumindest teilweise) in dem Joch des Schwenkanker-Bremsventilaktuators überlagert.
Der Schwenkanker-Bremsventilaktuator verfügt des Weiteren über mindestens eine Feder. Die Feder erzeugt ein Feder-Moment. Das Feder-Moment wirkt

- in der Entlüftungsstellung in eine Richtung von der Entlüftungsstellung in Richtung der Sperrstellung auf den Schwenkanker sowie
- in der Belüftungsstellung in eine Richtung von der Belüftungsstellung in Richtung der Sperrstellung auf den Schwenkanker.

Das Spulen-Moment, das Permanent-Moment und das Feder-Moment ergeben (allein oder zusammen mit weiteren an dem Schwenkanker wirkenden Momenten wie ein Reibmoment, ein Dämpfungsmoment und/oder ein Moment infolge eines außerhalb der Drehachse des Schwenkankers angeordneten Schwerpunkts des Schwenkankers mit zugeordneten Bauelementen) ein Gesamt-Moment, welches auf den Schwenkanker einwirkt. In dem Gesamt-Moment ist das Feder-Moment in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel konstruktiv fest vorgegeben. Auch das Permanentmagnet-Moment ist bei einem von dem Schwenkwinkel abhängigen Abstand von den Permanentmagneten konstruktiv fest vorgegeben. In dem Gesamt-Moment kann aber das Spulen-Moment durch die Steuerung oder Regelung der elektrischen Beaufschlagung der Spule so gesteuert oder geregelt werden, dass sich ein Gesamt-Moment ergibt, mit dem der Schwenkanker in die Belüftungsstellung, die Entlüftungsstellung und die Sperrstellung überführbar ist.
Die Erfindung umfasst dabei Ausgestaltungen des Schwenkanker-Bremsventilaktuators, bei denen der Schwenkanker

- als Starrkörper anzusehen ist,
- in einem Schwenklager beispielsweise gegenüber einem Joch gelagert ist,
- über beliebige Federn abgestützt ist und
- selber mit einem Ventilsitz eines Belüftungsventils und Entlüftungsventils in Wechselwirkung tritt oder separate Ventilelemente eines Belüftungsventils oder Entlüftungsventils betätigt.

Hinsichtlich derartiger Ausgestaltungen wird beispielsweise verwiesen auf das in der vorliegenden Anmeldung dargestellte Ausführungsbeispiel oder Ausführungsformen entsprechend den Druckschriften WO 2016/062542 A1 und EP 3 222 897 A1 , wobei hier der Schwenkanker auch als „Kippanker“ bezeichnet ist.
Ebenfalls möglich ist im Rahmen der Erfindung aber, dass der Schwenkanker als Biegebalken ausgebildet und an dem Joch gehalten ist oder über ein bei Biegung flexibles Halteelement an dem Joch gehalten ist. In diesem Fall wird die Feder von der Biegesteifigkeit des als Biegebalken ausgebildeten Schwenkankers oder der Biegesteifigkeit des flexiblen Elements bereitgestellt. Für diese Ausführungsformen kann dann der Schwenkanker selber in Wechselwirkung treten mit einem Ventilsitz eines Belüftungsventils und Entlüftungsventils oder der Schwenkanker betätigt dann separate Ventilelemente des Belüftungsventils und Entlüftungsventils. Hinsichtlich derartiger Ausgestaltungen wird beispielsweise verwiesen auf die Druckschriften EP 2 756 215 B1 , EP 2 049 373 B1 , EP 2 567 131 B1 , EP 1 303 719 B1 , GB 2,568,546 A , GB2,568,733 A , GB2,569,104 A und GB 2,569,282 A sowie die Patentanmeldungen mit den Anmeldungs-Nummern GB 1 904 957.6 und GB 1 820 137.6 .
Während gemäß dem Stand der Technik die Betriebsstellungen und die Betätigungscharakteristik des Schwenkanker-Bremsventilaktuators symmetrisch sind, so dass beispielsweise der Schwenkweg des Schwenkankers einerseits zwischen der Entlüftungsstellung und der Sperrstellung und andererseits zwischen der Sperrstellung und der Belüftungsstellung gleich sind und der Permanentmagnet-Momentenverlauf und der Feder-Moment einen symmetrischen Verlauf aufweisen, schlägt die Erfindung erstmals die folgenden alternativen oder kumulativen Varianten vor:

Für eine erste Variante wird für die konstruktive Auslegung des Schwenkanker-Bremsventilaktuators zunächst davon ausgegangen, dass in dem zur Auslegung herangezogenen Bestromungszustand der Spule das Spulen-Moment Null ist, was bedeutet, dass keine Bestromung der Spule erfolgt. Die Auslegung des Schwenkanker-Bremsventilaktuators erfolgt dann derart, dass die Beträge der Gesamt-Momente in der Belüftungsstellung und in der Entlüftungsstellung unterschiedlich sind. Es ergibt sich somit eine Asymmetrie des Gesamt-Momentenverlaufs, der in unterschiedlichen Teilverläufen des Gesamt-Momentenverlaufs für unterschiedliche Schwenkrichtungen des Schwenkankers aus der Sperrstellung bestehen können und/oder in unterschiedlichen Schwenkwegen in die unterschiedlichen Schwenkrichtungen aus der Sperrstellung.

Für eine zweite Variante wirken das Gesamt-Moment in der Belüftungsstellung und das Gesamt-Moment in der Entlüftungsstellung jeweils in Richtung der Entlüftungsstellung. Diese Variante hat zur Folge, dass die Entlüftungsstellung stabil ist, was bedeutet, dass für kleine Bewegungen des Schwenkankers aus der Entlüftungsstellung in Richtung der Sperrstellung das Gesamt-Moment eine automatische Rückstellung in die Entlüftungsstellung bewirkt, auch ohne dass eine Bestromung der Spule erforderlich ist. Eine derart stabile Entlüftungsstellung kann beispielsweise gewünscht sein, wenn die Entlüftungsstellung aufrechterhalten oder eingenommen werden soll, wenn es zu einem Einbruch der elektrischen Leistungsversorgung, einem Ausfall einer die Spule ansteuernden Steuereinheit oder dem Versagen einer Steuerleitung für die Spule kommt. Andererseits ist vorteilhaft, dass für den Fall, dass für eine Zeitspanne des Fahrbetriebs, insbesondere eine längere Fahrt auf der Autobahn, temporär eine Entlüftungsstellung zur Entlüftung des pneumatischen Bremsaktuators gewünscht ist, in der Entlüftungsstellung keine Bestromung der Spule erforderlich ist, was zu einer verringerten elektrischen Leistungsaufnahme führen kann.
Für die zweite Variante ist aber die Belüftungsstellung instabil: Ohne Bestromung der Spule bewegt bereits das Gesamt-Moment den Schwenkanker aus der Belüftungsstellung in Richtung der Sperrstellung. Um somit die Belüftungsstellung aufrecht zu erhalten, ist zwingend eine Bestromung der Spule erforderlich. Kommt es hingegen zu einem Einbruch der elektrischen Leistungsversorgung, einem Ausfall einer Steuereinheit oder einem Versagen einer Steuerleitung für die Beaufschlagung der Spule, wird automatisch die Belüftungsstellung verlassen und der Schwenkanker-Bremsventilaktuator kehrt automatisch zumindest in die Sperrstellung wieder zurück. Dieser Strategie liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Verlust der Möglichkeiten der Ansteuerung des Schwenkanker-Bremsventilaktuators nicht eine Bremsbetätigung erfolgen soll. Fällt beispielsweise lediglich dieser Schwenkanker-Bremsventilaktuator aus, kann der Schwenkanker durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung automatisch in die Sperrstellung überführt werden, womit der zugeordnete pneumatische Bremsaktuator wirkungslos geschaltet wird. In diesem Fall können andere Bremsaktuatoren die Abbremsung des Fahrzeugs gewährleisten, ohne dass eine volle Betätigung des mit dem Schwenkanker-Bremsventilaktuator angesteuerten Bremsaktuators erfolgt.
Für das Ausmaß des Unterschieds der Beträge der Gesamt-Momente für die erste Variante gibt es im Rahmen der Erfindung vielfältige Möglichkeiten. Für einen Vorschlag der Erfindung weichen die Beträge der Gesamt-Momente um mindestens 0,5 Nm (vorzugsweise um mindestens 0,8 Nm, mindestens 1 Nm, mindestens 1,5 Nm, mindestens 2 Nm oder sogar mindestens 4 Nm) voneinander ab.
Möglich ist im Rahmen der Erfindung auch, dass die Beträge der Gesamt-Momente in der Belüftungsstellung und in der Entlüftungsstellung (für ein Spulen-Moment von Null ohne Bestromung der Spule) mindestens um einen Faktor 2 (vorzugsweise mindestens um einen Faktor 3, mindestens um einen Faktor 5 oder mindestens um einen Faktor 8) voneinander abweichen.
Für eine besondere Auslegung des Schwenkanker-Bremsventilaktuators beträgt das Gesamt-Moment in der Belüftungsstellung Null, wenn die Spule nicht bestromt ist, womit zum Aufrechterhalten der Belüftungsstellung selbst keine elektrische Leistungsaufnahme oder eine sehr geringe elektrische Leistungsaufnahme erforderlich ist. Hingegen wirkt für diese Betriebssituation bei einer kleinen Bewegung aus der Belüftungsstellung das Gesamt-Moment in Richtung der Sperrstellung auf den Schwenkanker, womit die automatische Rückführbarkeit des Schwenkankers zumindest in die Sperrstellung gewährleistet werden kann.
Alternativ ist aber auch möglich, dass ohne Bestromung der Spule, also für ein Spulen-Moment von Null, das Gesamt-Moment in der Belüftungsstellung von Null verschieden ist. In diesem Fall wirkt das Gesamt-Moment bereits in der Belüftungsstellung selbst in Richtung der Sperrstellung auf den Schwenkanker ein. In diesem Fall muss somit zur Aufrechterhaltung der Belüftungsstellung eine Bestromung der Spule erfolgen, was sich aber als akzeptabel erweisen kann und vorteilhaft hinsichtlich der Ausgestaltung der Regelung für die Bestromung der Spule sein kann.
Alternativ oder kumulativ kann ohne Bestromung der Spule, also für ein Spulen-Moment von Null, das Gesamt-Moment in der Entlüftungsstellung selbst Null betragen, womit auch die Aufrechterhaltung der Entlüftungsstellung mit kleiner oder verschwindender elektrischer Leistungsaufnahme möglich ist. Erfolgt in diesem Fall eine kleine Bewegung des Schwenkankers aus der Entlüftungsstellung in Richtung der Sperrstellung, wirkt das Gesamt-Moment in Richtung der Entlüftungsstellung auf den Schwenkanker, so dass sich eine selbststabilisierende Wirkung der Entlüftungsstellung ergibt. Für viele Ausgestaltungen kann eine Entlüftungsstellung ohne Applikation der Bremse für kritische Situationen wünschenswert sein, in denen dann unter Umständen andere Schwenkanker-Bremsventilaktuatoren oder andere Bremsaktuatoren für die Gewährleistung der erforderlichen Bremskraft zuständig sind oder gerade keine Erzeugung einer Bremskraft gewünscht ist.
Alternativ möglich ist, dass ohne Bestromung der Spule das Gesamt-Moment bereits in der Entlüftungsstellung von Null verschieden ist. In diesem Fall wirkt aber bereits ohne Bestromung das Gesamt-Moment in Richtung der Entlüftungsstellung auf den Schwenkanker, so dass die Entlüftungsstellung auch ohne jedwede Bestromung stabil ist.
Eine Beeinflussung der Verläufe zur Erzeugung der angestrebten Wirkungen und/oder Asymmetrie kann durch beliebige Maßnahmen erfolgen. Für einen Vorschlag der Erfindung finden zwei entgegengesetzt wirkende Federn Einsatz, die auf den Schwenkanker wirken und das Feder-Moment erzeugen. Hierbei können die beiden Federn beliebig konstruktiv ausgebildet sein, beispielsweise als Spiralfedern, Schenkelfedern, Druckfedern, Zugfedern oder Elastomerfedern. Des Weiteren können die Federn jeweils mehrere Teilfedern aufweisen, die zueinander parallel geschaltet und/oder in Reihenschaltung angeordnet sind. Durchaus möglich ist, dass die beiden Federn die gleichen Steifigkeiten aufweisen. Vorzugsweise finden aber Federn Einsatz, die unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen.
Möglich ist, dass die Federn nicht vorgespannt sind. Kommt dann der Schwenkanker mit den Federn in Kontakt, steigt die von der Feder erzeugte Kraft von Null entsprechend der Federcharakteristik der Feder an.
Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung ist aber mindestens eine der beiden Federn vorgespannt. Möglich ist dabei, dass die beiden Federn gegeneinander vorgespannt sind, also unter Vorspannung auf unterschiedlichen Seiten auf den Schwenkanker einwirken. Möglich ist aber auch, dass die Federn jeweils mit einem Federfußpunkt gegen einen Anschlag vorgespannt sind und bei Kontakt des Schwenkankers mit der Feder und Überwindung der Vorspannung der Schwenkanker der Federfußpunkt von dem Anschlag weg bewegt wird. Hierbei können die Vorspannungen der beiden Federn gleich oder unterschiedlich sein.
Wie zuvor erläutert kann mindestens eine Feder in der Sperrstellung ohne oder mit Vorspannung an dem Schwenkanker anliegen. Für einen anderen Vorschlag der Erfindung ist mindestens eine Feder in der Sperrstellung über ein Spiel von dem Schwenkanker entkoppelt, so dass die Feder erst nach Überwindung des Spiels mit dem Schwenkanker in Wechselwirkung treten kann. Befindet sich beispielsweise der Schwenkanker in der Sperrstellung oder im Bereich des Spiels, sind die Federfußpunkte der Federn beabstandet von dem Schwenkanker angeordnet und an einem Anschlag einseitig abgestützt.
Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung ist das Spiel, über das eine Feder von dem Schwenkanker entkoppelt ist, kleiner oder größer als das Spiel, über das auf der anderen Seite die andere Feder von dem Schwenkanker entkoppelt ist. Hierdurch kann weiterer Einfluss auf die Betätigungscharakteristik genommen werden und/oder eine Beeinflussung der angestrebten Asymmetrie der Verläufe erfolgen.
Vorzugsweise ist für Schwenkstellungen zwischen der Sperrstellung und der Entlüftungsstellung eine erste Feder von dem Schwenkanker entkoppelt, während eine zweite Feder (alleine) ein in Richtung der Sperrstellung wirkendes Feder-Moment erzeugt. Hingegen ist für Schwenkstellungen zwischen der Sperrstellung und der Belüftungsstellung die zweite Feder von dem Schwenkanker entkoppelt, während die erste Feder (dann ebenfalls alleine) ein in Richtung der Sperrstellung wirkendes Feder-Moment erzeugt. Die Federn sind somit jeweils lediglich über einen Teilhub mit dem Schwenkanker gekoppelt.
Die Erfindung schlägt auch vor, dass die Beträge der Schwenkwinkel des Schwenkankers einerseits zwischen der Sperrstellung und der Entlüftungsstellung und andererseits zwischen der Sperrstellung und der Belüftungsstellung unterschiedlich sind. Dies kann genutzt werden, um die angestrebte Wirkung und Asymmetrie herbeizuführen.
Die Schwenkwinkel des Schwenkankers einerseits zwischen der Sperrstellung und der Entlüftungsstellung und andererseits zwischen der Sperrstellung und der Belüftungsstellung können sich jeweils aufteilen auf einen Teilschwenkwinkel, in dem das Spiel zu der Feder überwunden werden muss, und den verbleibenden Teilschwenkwinkel, in welchem mit der Verschwenkung die Beaufschlagung der Federn erfolgt. Im Rahmen der Erfindung kann einer der Teilschwenkwinkel oder können beide Teilschwenkwinkel einerseits zwischen der Sperrstellung und der Entlüftungsstellung und andererseits zwischen der Sperrstellung und der Belüftungsstellung unterschiedlich sein. Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung sind die zweitgenannten Teilschwenkwege, die mit den Federwegen der Federn korrelieren, einerseits zwischen der Sperrstellung und der Entlüftungsstellung und andererseits zwischen der Sperrstellung und der Belüftungsstellung unterschiedlich.
Wie eingangs erläutert worden ist, kann der Schwenkanker separat von den Federn und den Ventilelementen ausgebildet sein und der Schwenkanker kann über ein Schwenklager verschwenkbar gegenüber dem Joch gelagert sein (s. das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel). Die Erfindung umfasst aber auch Ausführungsformen, bei denen der Schwenkanker ein Biegebalken ist, der damit integral die Feder ausbildet oder bei dem ein Teil des Schwenkankers über ein hinsichtlich einer Biegung elastisches Element an dem Joch abgestützt ist. Hierbei kann der Schwenkanker auf separate Ventilelemente einwirken oder unmittelbar selber die Ventilelemente ausbilden, die mit dem Ventilsitz des Belüftungsventils und des Entlüftungsventils in Wechselwirkung treten.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Schutzansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen.
Hinsichtlich des Offenbarungsgehalts- nicht des Schutzbereichs - der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Gebrauchsmusters gilt Folgendes: Weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Schutzansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Schutzansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Schutzansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Schutzansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen, was aber nicht für die unabhängigen Schutzansprüche des eingetragenen Gebrauchsmusters gilt.
Die in den Schutzansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs „mindestens“ bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.
Die in den Schutzansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Schutzansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Schutzansprüche leichter verständlich zu machen.
Figurenliste
Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

1 zeigt schematisch einen pneumatischen Schwenkanker-Bremsventilaktuator.
2 zeigt ein Diagramm mit einem in einem Schwenkanker-Bremsventilaktuator auf den Schwenkanker wirkenden Feder-Moment und dem Fluss-Moment (welches sich aus der Überlagerung des Spulen-Moments und des Permanentmagnet-Moments ergibt) für unterschiedliche Bestromungen in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel.
3 zeigt in einem Diagramm das in einem Schwenkanker-Bremsventilaktuator wirkende Gesamt-Moment für unterschiedliche Bestromungen in Abhängigkeit des Schwenkwinkels des Schwenkankers.

FIGURENBESCHREIBUNG
1 zeigt einen Schwenkanker-Bremsventilaktuator 1. Der Schwenkanker-Bremsventilaktuator 1 verfügt über einen Schwenkanker 2. Der Schwenkanker 2 ist über ein Schwenklager 3 verschwenkbar an einem Joch 4 gelagert. Der Schwenkanker 2 betätigt in Abhängigkeit von einem Schwenkwinkel 5 Ventilelemente 6, 7. Die Ventilelemente 6, 7 sind Bestandteile von hier nicht vollständig dargestellten Ventilen 8, 9, in denen die Ventilelemente 6, 7 mit Ventilsitzen zusammenwirken. Die Ventile 8, 9 verfügen in der nicht von dem Schwenkanker 2 betätigten Stellung über eine Sperrstellung sowie bei Betätigung durch den Schwenkanker 2 über eine Öffnungsstellung. Vorzugsweise ist dabei ein Öffnungsquerschnitt der Ventile 8, 9 abhängig von dem Schwenkwinkel 5 des Schwenkankers 2. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Ventil 8 um ein Belüftungsventil 10, während das Ventil 9 ein Entlüftungsventil 11 ist.
Das Joch 4 ist grundsätzlich U-förmig ausgebildet mit einem Grundschenkel 12 und zwei parallelen Seitenschenkeln 13, 14. Das Schwenklager 3 ist mittig an dem Grundschenkel 12 angeordnet. In der in 1 dargestellten Mittenstellung 27 erstreckt sich der Schwenkanker 2 parallel zu den Seitenschenkeln 13, 14. Von den Endbereichen der Seitenschenkel 13, 14 erstrecken sich in Richtung des Schwenkankers 2 Polschuhe 15, 16. In die Polschuhe 15, 16 sind Permanentmagnete 17, 18 integriert. In der Mittenstellung 27 des Schwenkankers 2 gemäß 1 bildet der Schwenkanker 2 mit den Polschuhen 15, 16 auf beiden Seiten einen Luftspalt 19, 20 aus.
Auf die Ventilelemente 6, 7 wirkt jeweils entgegengesetzt zu deren Beaufschlagung durch den Schwenkanker 2 eine Feder 21, 22 ein. Hierbei wird die Feder 22 für positive Schwenkwinkel 5 ausgehend von der Mittenstellung 27 gemäß 1 beaufschlagt, während für positive Schwenkwinkel 5 die Feder 21 nicht beaufschlagt wird. Umgekehrt wird für negative Schwenkwinkel 5 des Schwenkankers 2 aus der Mittenstellung 27 gemäß 1 die Feder 21 beaufschlagt, während die Feder 22 nicht beaufschlagt wird. Für positive Schwenkwinkel 5 folgt das Ventilelement 7 der Bewegung des Schwenkankers 2, während das Ventilelement 6 dieser Bewegung nicht folgt. Entsprechend folgt für negative Schwenkwinkel 5 das Ventilelement 6 der Bewegung des Schwenkankers 2, während das Ventilelement 7 dieser Bewegung nicht folgt.
Optional möglich ist, dass die Ventilelemente 6, 7 mit einem Spiel 23, 24 von dem Schwenkanker 2 beabstandet sind, so dass die Bewegung des Ventilelements 6, 7 und die Beaufschlagung der zugeordneten Federn 21, 22 erst nach Überwindung des Spiels 23, 24 erfolgt.
Optional möglich ist, dass die Federn 21, 22 mit einer Vorspannung gegen zugeordnete Anschläge 45, 46 vorgespannt sind.
Im Bereich des Jochs 4 ist auch eine Spule 39 angeordnet, die auch mit mehreren einzeln oder gemeinsam angesteuerten Spulenteilen ausgebildet sein kann. Die Spule 39 oder ein Spulenteil kann dabei das Joch 4 einen Bereich des Grundschenkels 12 und/oder mindestens eines Seitenschenkels 13, 14 umschließen. Die elektrische Bestromung der Spule 39 oder der Spulenteile führt zu einem magnetischen Fluss durch das Joch 4 und die Polschuhe 15, 16, der über das Joch 4 geschlossen werden kann. Dem mittels der Spule 39 oder der Spulenteile erzeugten magnetischen Fluss ist der magnetische Fluss der Permanentmagnete 17, 18 überlagert. Eine Steuerung oder Regelung der Bestromung der Spule 39 oder Spulenteile erfolgt durch eine Steuereinheit 40 derart, dass eine angestrebte Bewegung des Schwenkankers 2 und damit eine angestrebte Bewegung der Ventile 8, 9 sowie die Öffnung und Schließung des Belüftungsventils 10 und des Entlüftungsventils 11 herbeigeführt wird.
2 zeigt ein Diagramm, in dem ein von den Federn 21, 22 auf den Schwenkanker 2 ausgeübtes Feder-Moment 25 mit einem Feder-Momentenverlauf 26 als Funktion des Schwenkwinkels 5 dargestellt ist. In der Mittenstellung 27 des Schwenkankers 2 gemäß 1 üben infolge des Spiels 23, 24 (bei dem es sich hier um das Winkelspiel des Schwenkankers 2 handelt) keine Kraft und damit auch kein Feder-Moment 25 auf den Schwenkanker 2 aus.
Da für das dargestellte Ausführungsbeispiel des Feder-Momentenverlaufs 26 die Federn 21, 22 vorgespannt sind, muss nach der Überwindung des Spiels 23, 24 der Schwenkanker 2 mit einem Vorspannungsmoment 41, 42 beaufschlagt werden, um die Vorspannung der Federn 21, 22 zu überwinden. Somit springt der Feder-Momentenverlauf 26 nach der Überwindung des Spiels 23, 24 auf das Vorspannungsmoment 41, 42. Für eine weitere Vergrößerung des Betrags des Schwenkwinkels 5 vergrößert sich der Betrag des Feder-Moments 25 linear, wobei die Steigung des linearen Verlaufs von der Federsteifigkeit der zugeordneten Feder 21, 22 (und dem Abstand des Kontaktbereichs des Schwenkankers 2 mit den Ventilelementen 6, 7 von der Schwenkachse des Schwenklagers 3) abhängig ist.
2 zeigt auch einen Fluss-Momentenverlauf 28, bei welchem ein Fluss-Moment 29 in Abhängigkeit des Schwenkwinkels 5 dargestellt ist. Hierbei entspricht das Fluss-Moment 29 dem auf den Schwenkanker 2 ausgeübten Moment um die Schwenkachse des Schwenklagers 5, welche sich einerseits durch den magnetischen Fluss infolge der Permanentmagnete 17, 18 und andererseits infolge des von der Spule 39 erzeugten magnetischen Flusses ergibt, deren Wirkung überlagert ist. Hierbei sind Fluss-Momentenverläufe 28a, 28b, ... für unterschiedliche Bestromungen der Spule dargestellt.
Um lediglich ein die Erfindung nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, können die Fluss-Momentenverläufe 28 gemäß 2 das Fluss-Moment 29 für die folgenden Bestromungen zeigen:

- Fluss-Momentenverlauf 28a: 8.0 A;
- Fluss-Momentenverlauf 28b: 6.0 A;
- Fluss-Momentenverlauf 28c: 4.0 A;
- Fluss-Momentenverlauf 28d: 2.0 A;
- Fluss-Momentenverlauf 28e: 0.0A;
- Fluss-Momentenverlauf 28f: -2.0 A;
- Fluss-Momentenverlauf 28g: -4.0 A;
- Fluss-Momentenverlauf 28h: -6.0 A;
- Fluss-Momentenverlauf 28i: -8.0 A;

Möglich ist hierbei, dass bei der y-Koordinate in 2 eine durch den Abstand von zwei Strichen gekennzeichnete Achseneinheit einem Fluss-Moment in Höhe von 5 Nm entspricht und/oder bei der x-Koordinate in 2 eine durch den Abstand von zwei Strichen gekennzeichnete Achseneinheit einem Schwenkwinkel 5 von 0.02 rad entspricht.
Für den Fluss-Momentenverlauf 28e ohne Bestromung der Spule 39 heben sich die Fluss-Teilmomente der beiden Permanentmagnete 17, 18 in der Mittenstellung 27 gerade auf, so dass für den Schwenkwinkel 5 von Null das Fluss-Moment 29e Null ist. Für eine Bewegung des Schwenkankers 2 aus der Mittenstellung 27 nähert sich der Schwenkanker 2 einem Permanentmagneten 17 [bzw. 18] an, womit dessen Fluss-Teilmoment größer wird infolge des sich verringernden Abstands und Luftspalts, während der Abstand zu dem anderen Permanentmagneten 18 [bzw. 17] größer wird, womit sich das Fluss-Teilmoment dieses anderen Permanentmagneten 18 [bzw. 17] reduziert. Der Fluss-Momentenverlauf 28e steigt in der Umgebung der Mittenstellung 27 in erster Näherung linear mit Vergrößerung des Schwenkwinkels 5 an. Mit Annäherung an die Endstellungen 30, 31, in denen der Luftspalt 19, 20 überwunden ist und der Schwenkanker 2 an dem zugeordneten Polschuh 15, 16 anliegen würde, vergrößert sich die Steigung des Fluss-Momentenverlaufs 28 infolge des sich verringernden Luftspalts 19, 20 wie dargestellt in nichtlinearer Weise.
Wird hingegen die Spule 39 bestromt, wird infolge des von der Spule 39 erzeugten Flusses in der Mittenstellung 27 ein Spulen-Moment auf den Schwenkanker 2 ausgeübt, dessen Betrag abhängig ist von der Größe des Stroms durch die Spule 39, während weiterhin das Permanentmagneten-Moment Null ist, da sich die Wirkung der beiden Permanentmagneten 17, 18 aufhebt. Die Fluss-Momentenverläufe 28a, 28b, 28c, 28d, 28f, 28g, 28h, 28i sind somit in Richtung der y-Koordinate entsprechend dem in der Mittenstellung 27 wirkenden Spulen-Moment versetzt. Für Auslenkungen des Schwenkankers 2 aus der Mittenstellung 27 kommt es zur Überlagerung des Permanentmagneten-Moments und des Spulen-Moments zu dem Fluss-Moment 29, womit sich die Fluss-Momentenverläufe 28 gemäß 2 ergeben. Zu erkennen ist hier, dass die Fluss-Momentenverläufe 28 nicht mit demselben Abstand zueinander verlaufen, sondern sich weitere Abhängigkeiten und Nichtlinearitäten ergeben.
3 zeigt die Überlagerung des Feder-Momentenverlaufs 26 und des Fluss-Momentenverlaufs 28 zu einem Gesamt-Momentenverlauf 32 des Gesamt-Moments 33 über dem Schwenkwinkel 5. Auch hier ergeben sich je nach Bestromung unterschiedliche Gesamt-Momentenverläufe 32a, 32b, ... wobei die Buchstaben a, b, ... Stromstärken der Beaufschlagung der Spule kennzeichnen wie diese für 2 angegeben worden sind. Das Gesamt-Moment 33 ergibt sich hierbei aus der Summe des Fluss-Moments 29 (also der Summe des Permanentmagneten-Moments und des Spulen-Moments) und des Feder-Moments 25, wobei hierin ergänzend auch weitere auf den Schwenkanker 2 wirkende Momente wie ein Reibmoment, ein Feder- und/oder Dämpfungsmoment und/oder ein Einfluss der Gewichtskraft enthalten sein können.
In 3 kann beispielsweise der Abstand von zwei Strichen der y-Koordinate einem Gesamt-Moment 33 in Höhe von 2.5 Nm entsprechen, wobei der Abstand von zwei Strichen der x-Koordinate einem Schwenkwinkel 5 von 0,02 rad entsprechen kann.
Für Gesamt-Momentenverläufe 32 im Bereich des ersten und dritten Quadranten des in 3 dargestellten Koordinatensystems wirkt das Gesamt-Moment 33 in Richtung einer Bewegung des Schwenkankers 2 in Richtung einer zugeordneten Endstellung 30, 31. Hingegen bewirkt ein Gesamt-Moment 33 des Gesamt-Momentenverlaufs 32 im Bereich des zweiten und vierten Quadranten eine Bewegung von der Endstellung 30, 31 weg in Richtung der Mittenstellung 27.
Für den Schwenkanker-Bremsventilaktuator 1 befinden sich die Ventile 8, 9 in der Mittenstellung 27 in ihrer Sperrstellung, so dass bei Ausgestaltung derselben als Belüftungsventil 10 und Entlüftungsventil 11 weder eine Belüftung noch eine Entlüftung eines über die Ventile 8, 9 beaufschlagten pneumatischen Bremsaktuators erfolgt und vielmehr der Druck in dem pneumatischen Bremsaktuator konstant gehalten wird. Über die Steuerung des Schwenkankers 2 in eine erste Öffnungsstellung 34 mit positivem Schwenkwinkel 5 wird das Enlüftungsventil 11 in die Öffnungsstellung überführt, womit der pneumatische Bremsaktuator entlüftet wird, so dass dieser keine Bremskraft erzeugt. Durch eine entgegengesetzte Bestromung der Spule 5 kann des Weiteren der Schwenkanker 2 in eine zweite Öffnungsstellung 35 mit negativem Schwenkwinkel 5 gesteuert werden, in welcher das Belüftungsventil 10 seine Öffnungsstellung einnimmt, so dass eine Belüftung des pneumatischen Bremsaktuators erfolgt und eine Bremskraft erzeugt wird, die mit zunehmendem Druckanstieg größer werden kann. Die Öffnungsstellungen 34, 35 sind dabei durch geeignete Anschläge des Schwenkankers 2 oder der Ventilkörper 6, 7 so vorgegeben, dass der Schwenkanker 2 nicht bereits an den Polschuhen 15, 16 anliegt, sondern noch ein Rest-Luftspalt zu diesen verbleibt.
Für die Auslegung gemäß 3 ist die erste Öffnungsstellung 34 so gewählt, dass für den Gesamt-Momentenverlauf 32e ohne Bestromung das Gesamt-Moment 33 in der ersten Öffnungsstellung 34 im ersten Quadranten liegt, so dass das Gesamt-Moment 33 in der ersten Öffnungsstellung 34 größer Null ist. Dies hat zur Folge, dass auch ohne Bestromung der Spule 39 der Schwenkanker 2 in der ersten Öffnungsstellung 34 verbleibt. Geringfügige Störungen der Schwenkstellung des Schwenkankers 2 in Richtung der Mittenstellung 27 führen nicht zu einer Instabilität mit einem Verlassen der ersten Öffnungsstellung 34. Vielmehr wird für diese Störungen infolge des positiven Gesamt-Moments 33 der Schwenkanker 2 zurück in die erste Öffnungsstellung 34 gebracht. Die erste Öffnungsstellung 34 ist somit stabil, ohne dass eine Bestromung der Spule erforderlich ist. Die erste Öffnungsstellung 34 kann damit auch bei einem Einbruch einer elektrischen Leistungsversorgung des Schwenkanker-Bremsventilaktuators 1 aufrechterhalten werden. Ohne Bestromung verbleibt somit das Entlüftungsventil 11 in der Entlüftungsstellung, was zur Folge hat, dass der pneumatische Bremsaktuator keine Bremskraft erzeugt, was für die Betriebssicherheit erstrebenswert sein kann. Es ist beispielsweise möglich, dass bei einem derart versagenden Schwenkanker-Bremsventilaktuator 1 eine Steuerung oder Regelung der Bremskraft des Fahrzeugs mittels eines auf einen anderen pneumatischen Bremsaktuator wirkenden Bremsventilaktuators erfolgt oder dieselben Ventile 8, 9 über einen redundanten Betätigungsmechanismus betätigt werden.
In 3 ist auch eine erste Variante für die Wahl der zweiten Öffnungsstellung 35a gekennzeichnet. Hier ist die zweite Öffnungsstellung 35a beispielsweise durch einen Anschlag des Schwenkankers 2 oder des Ventilelements 6 so vorgegeben, dass der Gesamt-Momentenverlauf 32e ohne Bestromung gerade einen Nulldurchgang hat, so dass in der zweiten Öffnungsstellung 35a das Gesamt-Moment 33 Null beträgt. Somit ist der Schwenkanker 2 in der zweiten Öffnungsstellung 35a nicht mit einem Moment beaufschlagt, so dass dieses mit einem kleinen Regelungsaufwand und einer niedrigen Bestromung der Spule 39 auch im Bereich der zweiten Öffnungsstellung 35a gehalten werden kann und das Belüftungsventil 10 in seiner Öffnungsstellung gehalten werden kann, womit die Erzeugung einer Bremskraft durch den pneumatischen Bremsaktuator erfolgen kann. Allerdings ist die zweite Öffnungsstellung 35a hier eine instabile Betriebsstellung. Für kleine Störungen mit einer geringfügigen Bewegung des Schwenkankers 2 in Richtung der Mittenstellung 27 entsteht ein Gesamt-Moment 33, welches ohne Bestromung der Spule positiv ist und den Schwenkanker 2 so beaufschlagt, dass eine Bewegung weiter in Richtung der Mittenstellung 27 erfolgt, bis die Mittenstellung 27 erreicht ist. Im Normalbetrieb kann muss für eine gewünschte Erzeugung oder Erhöhung einer Bremskraft mittels einer Steuerung oder Regelung des Stroms der Schwenkanker 2 in der zweiten Öffnungsstellung 35a gehalten werden. Bei Einbruch einer elektrischen Leistungsversorgung oder in anderen Fällen kann auch ohne Bestromung der Spule der Schwenkanker 2 in die Mittenstellung 27 überführt werden. Hierdurch wird ein zuvor in der zweiten Öffnungsstellung 35a herbeigeführter pneumatischer Bremsdruck in dem pneumatischen Bremsaktuator aufrechterhalten.
Für eine andere Auslegung ist sogar möglich, dass infolge der erläuterten Instabilität der Schwenkanker 2nicht nur von der zweiten Öffnungsstellung 35a bis zu der Zwischenstellung 27 verschwenkt wird, sondern dieser „durchschwingt“, bis der Schwenkanker 2 die erste Öffnungsstellung 34 erreicht.
In 3 ist eine alternative zweite Öffnungsstellung 35b dargestellt. Für diese ist der Betrag des Schwenkwinkels 5 kleiner als für die zweite Öffnungsstellung 35a, was zur Folge hat, dass bereits in der zweiten Öffnungsstellung 35b ein Gesamt-Moment 33 auf den Schwenkanker 2 wirkt, welches in Richtung der Mittenstellung 27 gerichtet ist. Um den Schwenkanker 2 somit in dieser zweiten Öffnungsstellung 35b zu halten, ist eine gewisse Bestromung der Spule 39 erforderlich, um das zuvor genannte Gesamt-Moment 33 in der zweiten Öffnungsstellung 35 ohne Bestromung zu kompensieren.
In 3 ist zu erkennen, dass ein Teilhub 43 zwischen der Sperrstellung 38 und der Entlüftungsstellung 36 größer ist als ein Teilhub 44a [bzw. 44b] zwischen der Sperrstellung 38 der Belüftungsstellung 37. Dies hat zur Folge, dass auch die Federwege, über die die Federn 21, 22 in den Teilhüben 43, 44 beaufschlagt werden, unterschiedlich sind.
Sind die Ventile 8, 9 als Belüftungsventil 10 und Entlüftungsventil 11 ausgebildet, handelt es sich bei der ersten Öffnungsstellung 34 um eine Entlüftungsstellung 36, während die zweite Öffnungsstellung 35 eine Belüftungsstellung 37 ist. Hingegen bildet die Mittenstellung 27 in diesem Fall eine Sperrstellung 38.
In 2 und 3 ist jeweils der Koordinatenursprung mit „0“ gekennzeichnet.
In 2 sind Einflussmöglichkeiten auf die Verläufe und die Charakteristik des Schwenkanker-Bremsventilaktuators 1 gekennzeichnet. Mit a ist dabei die Möglichkeit der Beeinflussung der Steigung des Feder-Momentenverlaufs 26 indiziert, indem eine Variation der Federsteifigkeit der Federn 21, 22 erfolgt. Alternativ oder kumulativ kann eine Beeinflussung der Vorspannungsmomente 41, 42 gemäß b erfolgen, indem eine Anpassung der Vorspannung der Federn 21, 22 erfolgt. Gezielt kann gemäß c eine Beeinflussung der Asymmetrie der Verläufe erfolgen, indem die Spiele 23, 24 nicht gleich groß gewählt werden, sondern diese unterschiedlich groß gewählt werden. Möglich ist auch, dass lediglich auf einer Seite des Schwenkankers 2 ein Spiel vorhanden ist, während dies auf der anderen Seite nicht der Fall ist.
Während des üblichen Betriebs eines Nutzfahrzeugs ist die Zeitspanne, während welcher keine Betätigung der Bremsen gewünscht ist, länger als die Zeitspanne, während welcher die Betätigung der Betriebsbremsen erfolgt. Auch aus diesem Grund kann es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft sein, wenn die Entlüftungsstellung 36 stabil ist und mit kleiner oder keiner Bestromung der Spule 39 aufrechterhalten werden kann.
Möglich ist, dass die Belüftungsstellung 37 so gewählt ist, dass die Steigung des Gesamt-Momentenverlaufs 32 zwischen der Sperrstellung 38 und der Belüftungsstellung 37 linear ist oder lediglich geringfügig (insbesondere um weniger als 25 %, weniger als 20 %, weniger als 15 %, weniger als 10 % oder sogar weniger als 5 % oder weniger als 2 %) von einem linearen Verlauf abweicht. Dies kann von Vorteil sein, wenn für die Betätigung der Bremsen eine hohe Regelungsgüte erforderlich ist. Dies kann auch dann gelten, wenn das Schwenkanker-Bremsventil lediglich „binär“ zwischen der Belüftungsstellung 37 und der Sperrstellung 38 hin- und hergeschaltet wird, wobei sich dann der in dem pneumatischen Bremsaktuator einstellende Druck aus der Zeitspanne in der Belüftungsstellung ergibt, oder auch eine Pulsweitenmodulation erfolgt. Ebenfalls möglich ist aber, dass zwischen der Belüftungsstellung 37 und der Sperrstellung 38 das Belüftungsventil und ein Übertrittsquerschnitt derselben kontinuierlich weiter geöffnet bzw. geschlossen wird. Das Entsprechende kann auch für die Entlüftungsstellung gelten.
Die Ausstattung der Federn 21, 22 mit einer Vorspannung kann beispielsweise vorteilhaft sein, um für ein Rückkehren des Schwenkankers 2 in die Mittenstellung 27 ein Überschwingen zu vermeiden, was unter Umständen auch erhöhte Anforderungen an die Regelung mit sich bringen könnte.
Neben den genannten Funktionen kann das Spiel 23, 24 dem Ausgleich von Toleranzen oder der Reduktion der Anforderungen an die Toleranzen dienen. Vorzugsweise kann in dem Bereich des Spiels 23, 24 der Gesamt-Momentenverlauf 32 geringfügig geneigt sein, was in diesem Bereich nicht durch eine der Federn 21, 22 herbeigeführt wird, sondern unter Umständen durch den magnetischen Fluss. Folge hiervon kann auch sein, dass sich der Schwenkanker 2 an eines der Ventilelemente 6, 7 anlegt, so dass der Schwenkanker nicht mittig zwischen den beiden Ventilelementen 6, 7 verbleibt. Es ist aber auch möglich, dass im Bereich des Spiels 23, 24 weitere Federelemente, Dämpferelemente u. ä. angeordnet und wirksam sind.
Im Fahrzeug kann der Schwenkanker-Bremsventilaktuator 1 in beliebiger Orientierung verbaut werden, so dass der Schwenkanker 2 horizontal orientiert sein kann oder vertikal (stehend oder hängend) angeordnet sein kann. Im letztgenannten Fall kann dann die Verschwenkung des Schwenkankers 2 nach vorne und hinten in Fahrzeuglängsrichtung erfolgen oder in lateraler Richtung.
Der erfindungsgemäße Schwenkanker-Bremsventilaktuator 1 kann beispielsweise Einsatz finden in einer Einbauumgebung, wie diese beschrieben ist in den nicht vorveröffentlichten Patentanmeldungen EP 19 199 898.8 , PCT/EP2019/076097 oder EP 19 204 039.2 oder in den Druckschriften WO 2019/170925 A2 oder WO 2019/154628 A1 . Hier sind auch Ausführungsformen beschrieben, bei welchen die Ventile eines Schwenkanker-Bremsventils nicht nur über den Schwenkanker-Bremsventilaktuator 1 betätigt werden können, sondern auch auf redundante Weise auch anders betätigt werden können. Des Weiteren wird hier auch beschrieben, wie eine redundante Erzeugung der Bremskraft an anderen Schwenkanker-Bremsventilen oder anderen Bremsventilen an anderen Fahrzeugrädern oder Fahrzeugachsen erfolgen kann mit einer vollständigen oder teilweisen Übernahme der Erzeugung der Bremskraft des Schwenkanker-Bremsventils des Schwenklanger-Bremsventilaktuators 1 bei dessen Versagen durch die anderen Schwenkanker-Bremsventile oder die anderen Bremsventile, wobei zu diesem Zweck dann der Schwenkanker-Bremsventilaktuator 1 in die Entlüftungsstellung überführt wird. Schließlich ist hier auch beschrieben, dass bei Versagen eines Schwenkanker-Bremsventils oder des zugeordneten Schwenkanker-Bremsventilaktuators ein anderes Schwenkanker-Bremsventil oder anderes Bremsventil zusätzlich den Bremsdruck für das versagende Schwenkanker-Bremsventil erzeugt, wozu eine Art Kurzschluss zwischen zuvor separat angesteuerten Bremsaktuatoren erfolgen kann.
In einer Belüftungsstellung des Schwenkanker-Bremsventilaktuators 1 erfolgt insbesondere eine Druckerhöhung in einer Betriebsbremskammer eines pneumatischen Bremsaktuators, während in einer Entlüftungsstellung eine Druckreduzierung derselben erfolgt.
Ein Aspekt der Erfindung ist, dass in dem erfindungsgemäßen Schwenkanker-Bremsventilaktuator 1

- die Belüftungsstellung instabil ist, sodass ohne Bestromung der Spule 39 (beispielsweise bei einem Einbruch der Steuerung oder Regelung oder einer Steuerung oder Regelung mit reduzierter elektrischer Leistungsaufnahme zum Herbeiführen eines Verlassens der Belüftungsstellung) die Belüftungsstellung verlassen wird, und
- die Entlüftungsstellung stabil ist, sodass ohne Bestromung der Spule 39 (beispielsweise bei einem Einbruch der Steuerung oder Regelung oder einer Steuerung oder Regelung mit reduzierter elektrischer Leistungsaufnahme zum Aufrechterhalten der Entlüftungsstellung) die Entlüftungsstellung beibehalten wird.

Für diesen Aspekt der Erfindung kann in einer ersten Variante nach dem Verlassen der Belüftungsstellung infolge des Entfalls der Bestromung der Spule 39 automatisch eine Neutral- oder Sperrstellung eingenommen werden. Für eine zweite Variante dieses Aspekts der Erfindung wird nach dem Verlassen der Belüftungsstellung infolge des Entfalls der Bestromung der Spule 39 automatisch die Entlüftungsstellung eingenommen.
Bezugszeichenliste

1: Schwenkanker-Bremsventilaktuator
2: Schwenkanker
3: Schwenklager
4: Joch
5: Schwenkwinkel
6: Ventilelement
7: Ventilelement
8: Ventil
9: Ventil
10: Belüftungsventil
11: Entlüftungsventil
12: Grundschenkel
13: Seitenschenkel
14: Seitenschenkel
15: Polschuh
16: Polschuh
17: Permanentmagnet
18: Permanentmagnet
19: Luftspalt
20: Luftspalt
21: Feder
22: Feder
23: Spiel
24: Spiel
25: Feder-Moment
26: Feder-Momentenverlauf
27: Mittenstellung
28: Fluss-Momentenverlauf
29: Fluss-Moment
30: Endstellung
31: Endstellung
32: Gesamt-Momentenverlauf
33: Gesamt-Moment
34: Erste Öffnungsstellung
35: Zweite Öffnungsstellung
36: Entlüftungsstellung
37: Belüftungsstellung
38: Sperrstellung
39: Spule
40: Steuereinheit
41: Vorspannungsmoment
42: Vorspannungsmoment
43: Teilhub
44: Teilhub
45: Anschlag
46: Anschlag

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2016/062542 A1 [0010]
EP 3222897 A1 [0010]
EP 2756215 B1 [0011]
EP 2049373 B1 [0011]
EP 2567131 B1 [0011]
EP 1303719 B1 [0011]
GB 2568546 A [0011]
GB 2568733 A [0011]
GB 2569104 A [0011]
GB 2569282 A [0011]
GB 1904957 [0011]
GB 1820137 [0011]
EP 19199898 [0066]
EP 2019/076097 PCT [0066]
EP 19204039 [0066]
WO 2019/170925 A2 [0066]
WO 2019/154628 A1 [0066]

Claims

Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) mit a) einem Schwenkanker (2), der aa) eine Entlüftungsstellung (36), ab) eine Belüftungsstellung (37) und ac) eine zwischen der Belüftungsstellung (37) und der Entlüftungsstellung (36) angeordnete Sperrstellung (38) aufweist, und b) mindestens einer Spule (39), welche ein auf den Schwenkanker (2) wirkendes Spulen-Moment erzeugt, c) mindestens einem Permanentmagneten (17, 18), welcher ein auf den Schwenkanker (2) wirkendes Permanentmagnet-Moment erzeugt und d) mindestens einer Feder (21, 22), die ein auf den Schwenkanker (2) in Richtung der Sperrstellung (38) wirkendes Feder-Moment (25) erzeugt, e) wobei das Spulen-Moment über den Strom in der Spule (39) so steuerbar oder regelbar ist, dass sich ein auf den Schwenkanker (2) wirkendes Gesamt-Moment (33) ergibt, mittels dessen der Schwenkanker (2) in die Belüftungsstellung (37), die Entlüftungsstellung (36) und die Sperrstellung (38) überführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass f) für einen Strom in der Spule (39) von Null fa) die Beträge der Gesamt-Momente (33) in der Belüftungsstellung (37) und in der Entlüftungsstellung (36) unterschiedlich sind und/oder fb) sowohl das Gesamt-Moment (33) in der Belüftungsstellung (37) als auch das Gesamt-Moment (33) in der Entlüftungsstellung (36) in Richtung der Entlüftungsstellung wirken.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Strom in der Spule (39) von Null die Beträge der Gesamt-Momente (33) in der Belüftungsstellung (37) und in der Entlüftungsstellung (36) um mindestens 0,5 Nm voneinander abweichen.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Strom in der Spule (39) von Null die Beträge der Gesamt-Momente (33) in der Belüftungsstellung (37) und in der Entlüftungsstellung (36) mindestens um einen Faktor 2.0 voneinander abweichen.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Strom in der Spule (39) von Null das Gesamt-Moment (33) a) in der Belüftungsstellung (37a) Null beträgt und b) für eine kleine Bewegung aus der Belüftungsstellung (37) in Richtung der Sperrstellung (38) auf den Schwenkanker (2) wirkt.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Strom in der Spule (39) von Null das Gesamt-Moment (33) in der Belüftungsstellung (37) a) von Null verschieden ist und b) von der Belüftungsstellung (37) in Richtung der Sperrstellung (38) auf den Schwenkanker (2) wirkt.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Strom in der Spule (39) von Null das Gesamt-Moment (33) a) in der Entlüftungsstellung (36) Null beträgt und b) für eine kleine Bewegung aus der Entlüftungsstellung (37) in Richtung der Entlüftungsstellung (36) auf den Schwenkanker (2) wirkt.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Strom in der Spule (39) von Null das Gesamt-Moment (33) in der Entlüftungsstellung (37) a) von Null verschieden ist und b) in Richtung der Entlüftungsstellung (37) auf den Schwenkanker (2) wirkt.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei entgegengesetzt wirkende Federn (21, 22) auf den Schwenkanker (2) wirken und das Feder-Moment erzeugen.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (21, 22) unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Feder (21, 22) vorgespannt ist.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannungen der Federn (21, 22) unterschiedlich sind.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Feder (21, 22) in der Sperrstellung (38) über ein Spiel (23, 24) von dem Schwenkanker (2) entkoppelt ist.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel (23), über das eine Feder (21) von dem Schwenkanker (2) entkoppelt ist, kleiner oder größer ist als das Spiel (24), über das die andere Feder (22) von dem Schwenkanker (2) entkoppelt ist.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass a) für Schwenkstellungen zwischen der Sperrstellung (38) und der Entlüftungsstellung (36) eine erste Feder (21) von dem Schwenkanker (2) entkoppelt ist, während eine zweite Feder (22) ein in Richtung der Sperrstellung (38) wirkendes Feder-Moment erzeugt, und b) für Schwenkstellungen zwischen der Sperrstellung (38) und der Belüftungsstellung (37) die zweite Feder (22) von dem Schwenkanker (2) entkoppelt ist, während die erste Feder (21) ein in Richtung der Sperrstellung (38) wirkendes Feder-Moment erzeugt.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beträge der Schwenkwinkel (5) des Schwenkankers (2) a) zwischen der Sperrstellung (38) und der Entlüftungsstellung (36) und b) zwischen der Sperrstellung (38) und der Belüftungsstellung (37) unterschiedlich sind.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Federwege der Federn (21, 22) a) zwischen der Sperrstellung (38) und der Entlüftungsstellung (36) und b) zwischen der Sperrstellung (38) und der Belüftungsstellung (37) unterschiedlich sind.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkanker (2) ein Biegebalken ist, der die mindestens eine Feder (21, 22) ausbildet.
Schwenkanker-Bremsventilaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkanker (2) die Ventilelemente (6, 7) ausbildet.