DE2212518A1 - Valve for braking force control in a vehicle brake system with an anti-lock braking system - Google Patents
Valve for braking force control in a vehicle brake system with an anti-lock braking systemInfo
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Description
EATON CORPORATION, 100 Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 441X4 / U.S.A.EATON CORPORATION, 100 Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 441X4 / U.S.A.
Ventil zur Bremskraftsteuerung in einer Fahrzeugbremsanlage mit AntiblockiersystemValve for braking force control in a vehicle brake system with an anti-lock braking system
Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Bremskraftsteuerung in einer Bremsanlage mit Antiblockiersystem, in der durch zyklische Ventilbetätigung ein unter Druck stehendes Strömungsmedium aus einer konstanten Druckqutlle deniBremsen der Fahrzeugräder zugeführt wird.The invention relates to a valve for controlling the braking force in a brake system with an anti-lock braking system, in which a pressurized flow medium is generated by cyclic valve actuation the vehicle wheels are braked from a constant pressure source is fed.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf ein Antiblockiersystem besahrieben ist, hat das Ventil ein breiteres Anwendungsgebiet und kann in ein beliebiges System eingebaut werden, indem ein Ventil zyklisch betätigt wird, um Drücke auf Werte zu steuern, die unterhalb des zur Verfügung stehenden Maximaldruckes liegen. Abgegeben von pneumatischen AnlagenAlthough the invention is described with reference to an anti-lock braking system, the valve has wider application and can be incorporated into any system in which a valve is cyclically operated to increase pressures To control values that are below the available maximum pressure. Delivered by pneumatic systems
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, "._ eignet sich das Ventil auch zum Einsatz in Systemen, die mit '"! einem anderen DRuckmittel arbeiten., "._ the valve is also suitable for use in systems that start with '" ! work with a different pressure medium.
Es ist bekannt, daß zur Abbremsung eines Fahrzeuges auf kleinstmögliche Entfernung der Bremsdruck eine Größe haben muß, bei der noch etwa 15 % bis 20 % Radschlupf gewährleistet sind. Andererseits weiß man, daß der optimale Bremsdruck zur Erzielung des kleinstmöglichen Bremsweges von mehreren Einflußgrößen, wie vom Straßenzustand abhängig ist. Ein optimaler Bremsdruck zum Abbremsen eines Fahrzeuges auf trockener Straße würde zu einer Bremsblockierung führen, wenn er beispielsweise beim Fahren auf vereisten Straßen ausgeübt wird. Für jedes Bremssystem gibt es daher eine größere Anzahl optimaler Bremsdruckkurven, die für die verschiedenen Straßenbedingungen gelten. It is known that in order to brake a vehicle to the smallest possible distance, the brake pressure must be of a magnitude at which about 15 % to 20 % wheel slip is guaranteed. On the other hand, it is known that the optimal brake pressure to achieve the smallest possible braking distance depends on several influencing variables, such as the road conditions. An optimal brake pressure for braking a vehicle on a dry road would lead to a brake blockage if it is applied, for example, when driving on icy roads. For each brake system there is therefore a larger number of optimal brake pressure curves that apply to the various road conditions.
Es sind zahlreiche Vorschläge bekannt, um den Bremsdruck selbsttätig in Abhängigkeit von den Straßenbedingungen zu verändern, um auf diese Weise die optimale Bremsdruckkurve so dicht wie möglich anzunähern. Die zu diesem Zweck bekannten Antiblockiersysteme verwenden verschiedene Fühlerarten, um ein blockiertes Rad oder eine bevorstehende Blockierung festzustellen, wobei die durch die Fühler erzeugten Signale der Bremsdruck entlastet wird, so daß das Rad wieder auf die Fahrzeuggeschwindigkeit beschleunigen kann, bevor erneut Bremsdruck zugeführt wird. Wenn eine bevorstehende Radblockierung festgestellt wird, so müßte im Idealfall der Bremsdruck augenblicklich entlastet werden, um den tatsächlichen Blockierungszustand zu vermeiden. Wenn nach Entlastung des Bremsdruckes die Raddrehzahl wieder zunimmt, 1st es andererseits erwünscht, daß die erneute Zuführung von Bremsdruck so schnell wie möglich erfolgt, Jedoch mit Druckwerten, bei denen der Radschlupf von etwa 15 % bis 20 % gewährleistet bleibt. Da diese günstigen Bedingungen nur sehr schwer zu erreichen sind, hat man bei den bekannten Vor-Numerous proposals are known for automatically changing the brake pressure as a function of the road conditions, in order in this way to approximate the optimal brake pressure curve as closely as possible. The anti-lock braking systems known for this purpose use different types of sensors to detect a locked wheel or an impending locking, the brake pressure signals generated by the sensors being relieved so that the wheel can accelerate again to vehicle speed before braking pressure is applied again. If an impending wheel locking is detected, the brake pressure should ideally be relieved immediately in order to avoid the actual locking condition. If, after releasing the brake pressure, the wheel speed increases again, it is, on the other hand, desirable that the renewed supply of brake pressure takes place as quickly as possible, but with pressure values at which the wheel slip of about 15 % to 20 % is guaranteed. Since these favorable conditions are very difficult to achieve, the well-known advantages
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schlagen versucht, die optimale Bremsdruckkurve für die Jeweiligen Straßenbedingungen durch zyklische Bremsbetätigung nachzuahmen versucht. Bei einem bekannten Antiblockiersystem wird beispielsweise ein normalerweise offenes Dreiwege-Magnetventil durch elektrische Signale gesteuert, die für ein blockiertes Rad oder eine bevorstehende Blockierung kennzeichnend sind. Wenn ein Betätigungssignal anliegt, sperrt das Magnetventil die Bremsdruckquelle ab und entlastet die Bremsen. Nachdem die Raddrehzahl sich wieder der Fahrzeuggeschwindigkeit angepaßt hat, wird das Magnetventil abgeschaltet und von neuem Bremsdruck zugeführt· Die zyklische Arbeitsweise des Ventils wiederholt sich, bis keine Blockierung mehr festgestellt wird.trying to suggest the optimal brake pressure curve for each Road conditions due to cyclical brake application tried to imitate. For example, a known anti-lock braking system uses a normally open three-way solenoid valve controlled by electrical signals indicative of a locked wheel or impending locking are. When an actuation signal is applied, the solenoid valve shuts off the brake pressure source and relieves the pressure Brakes. After the wheel speed has adapted to the vehicle speed again, the solenoid valve is switched off and again applied brake pressure · The cyclical operation of the valve is repeated until no blockage more is noted.
Bremssysteme dieser Bauart weisen Jedoch beträchtliche Nachteile auf. Solange das Magnetventil betätigt ist, dauert die Bremsdruckentlastung an, während die Räder, wieder auf Fahrzeuggeschwindigkeit kommen. Sobald die Raddrehzahl die Fahrgeschwindigkeit erreicht hat und das Ventil über das AntiT blockiersystem geöffnet und von neuem Bremsdruck zugeführt wird, so liegt der Bremsdruck innerhalb der Bremsleitungen erheblich unterhalb des optimalen Bremsdruckes zur Erzielung einer Optimalbremsung. Um die Bremskräfte so schnell wie möglich wieder herzustellen, muß das System so ausgelegt sein, daß der Bremsdruck äußerst schnell ansteigt. Diese Forderung fihrt Jedoch zu einem Übermaß über den optimalen Bremsdruck, so daß abermals eine Radblockierung festgestellt wird, und die zyklische Arbeitsweise des Ventils sich wiederholt. Aufgrund des sich Jetzt in der Bremsanlage aufgebauten übermäßigen Druckes dauert die Entlastung des Bremsdruckes nunmehr erheblich länger, so daß die Räder noch stärker verzögert " werden und dementsprechend auch eine längere Zeitdauer benötigen, um wieder die Fahrzeuggeschwindigkeit anzunehmen. Dies hat zur Folge, daß der Druck in den belüfteten Bremsleitungen auf einen Wert abfällt, der noch weiter unter demBrake systems of this type, however, have considerable disadvantages. As long as the solenoid valve is actuated, the brake pressure relief continues while the wheels come back up to vehicle speed. As soon as the wheel speed has reached driving speed and the valve is opened via the anti- T blocking system and new brake pressure is supplied, the brake pressure within the brake lines is considerably below the optimal brake pressure to achieve optimal braking. In order to restore the braking forces as quickly as possible, the system must be designed so that the braking pressure increases extremely quickly. However, this requirement leads to an excess of the optimal brake pressure, so that a wheel lock is detected again, and the cyclical operation of the valve is repeated. Due to the excessive pressure now built up in the brake system, the relief of the brake pressure now takes considerably longer, so that the wheels are decelerated even more and accordingly also require a longer period of time to return to vehicle speed in the ventilated brake lines drops to a value which is still further below the
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optimalen Bremsdruck liegt. Die Folge dieser Vorgänge dauert mit jedem Arbeitszyklus des Ventlies fort, so daß unerwünschte Folgeerscheinungen auftreten, insbesondere die Wahrscheinlichkeit einer Radblockierung auf Straßen mit. niedrigem Reibwert, wobei im besten Fall aufgrund der stark unterschiedlichen Verzögerung ein ruckartiges Anhalten erfolgt.optimal brake pressure. The sequence of these processes continues with each working cycle of the valve fabric, so that undesirable Consequences occur, especially the likelihood of a wheel lock on roads with. low coefficient of friction, In the best case scenario, there is a jerky stop due to the widely differing delay.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil anzugeben, mit dem der Bremsdruck während der zyklischen Bremsbetätigung verändert wird und mit dem. die Bremsdruckentlastung besondersThe invention is based on the object of specifying a valve with which the brake pressure during the cyclical brake actuation is changed and with the. especially the brake pressure relief
schnell erfolgt und bei Wiederbetätigung der Bremsen der Bremsdruck zunächst schnell auf einen Wert ansteigt, der unterhalb des vorherigen maximalen Druckes liegt, während der nachfolgen*· de Druckanstieg erheblich langsamer vor sich geht.takes place quickly and when the brakes are applied again, the brake pressure initially rises rapidly to a value that is below the previous maximum pressure, while the following * de pressure rise is much slower.
Diese Aufgabe ist bei einem Ventil der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß gelöst durch ein Ventilgehäuse mit einer Einlaßkammer, die an die Druckquelle und an eine Auslaßkammer angeschlossen ist; durch eine im Gehäuse angeordnete Ausströmöffnung; durch einen zwischen einer offenen und einer geschlossenen Stellung bewegbaren Ventilkörper, um die Einlaß- und Auslaßkammer wahlweise miteinander zu verbinden; d,urch eine druckmittelbetätigte Stelleinrichtung für den Ventilkörper zur Verbindung der Ausströmöffnung mit der Ausiä&kammer, wenn der Ventilkörper seine Schließstellung einnimmt, ferner durch eine Antriebseinrichtung zur zyklischen Zuführung von Betätigungsdruck zu der Stelleinrichtung, um den Ventilkörper in seine Öffnungsstellung zu bewegen, und zur zyklischen Entlastung des auf die Stelleinrichtung wirkenden Druckes, um den Ventilkörper in seine Schließstellung zu bewegen und die Ausströmöffnung mit der Auslaßkammer zu verbinden, und durch eine dem Ventilkörper antriebsmäßig zugeordnete Einrichtung, die während der zyklischen Zuführung von Betätigungsdruck zur Stelleinrichtung die Lage des Ventilkörpers so verändert, daß der Druck in der Auslaßkammer zunächst schneller und nachfolgend langsamer zunimmt.This object is achieved according to the invention in a valve of the type indicated at the outset by a valve housing with a Inlet chamber connected to the pressure source and to an outlet chamber; through an outflow opening arranged in the housing; by a valve body movable between an open and a closed position, around the inlet and To connect the outlet chamber optionally with each other; d, by a pressure medium-actuated adjusting device for the valve body to connect the outflow opening with the outlet chamber, if the valve body assumes its closed position, furthermore by a drive device for the cyclical supply of actuating pressure to the actuating device to move the valve body into its open position, and to the cyclical relief of the pressure acting on the adjusting device in order to move the valve body into its closed position and the To connect the outflow opening to the outlet chamber, and by means of a device that is drive-related to the valve body, which changes the position of the valve body during the cyclical supply of actuating pressure to the actuating device so that the pressure in the outlet chamber first increases faster and then more slowly.
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Aufgrund dieses Vorschlages läßt sich ein Fahrzeug sanfter sowie mit einem kürzeren Bremsweg abbremsen, wobei gleichzeitig der Verbrauch an unter Druck stehendem Strömungsmittel äußerst gering bleibt und eine große Zuverlässigkeit des Antiblockiersystems erreicht, in das das Ventil eingebaut ist.On the basis of this proposal, a vehicle can be braked more gently and with a shorter braking distance, and at the same time the consumption of pressurized fluid remains extremely low and great reliability of the anti-lock braking system in which the valve is installed.
Das Ventil enthält ferner ein Hilfssteuergerät zur Steuerung der Arbeitsweise des Ventilkörpers mit einer Steuerkammer innerhalb des Gehäuses, Einlaß- und Auslaßöffnungen und einem Hilfsventilkörper, der in einer ersten Stellung die Einlaßöffnung mit der Steuerkammer und in einer zweiten Stellung die Auslaßöffnung mit der Steuerkammer verbindet. Der Steuerkammer ist eine druckempfindliche Einrichtung zugeordnet -t um den Ventilkörper in Abhängigkeit von dem innerhalb der Steuerkammer herrschenden Druck zu bewegen, wobei die druckempfindliche Einrichtung mit der Ausströmöffnung zusammenwirkt, um wahlweise die Ausströmöffnung mit der Auslaßöffnung zu verbinden,.wenn der Ventilkörper die Verbindung zwischen den Einlaß- und Auslaßkammern unterbricht.The valve further includes an auxiliary control device for controlling the operation of the valve body with a control chamber within the housing, inlet and outlet openings and an auxiliary valve body which connects the inlet opening to the control chamber in a first position and the outlet opening to the control chamber in a second position. The control chamber is associated with a pressure-sensitive device - the valve body t around the valve body in dependence on the pressure prevailing within the control chamber pressure to move, the pressure-sensitive means cooperating with said discharge opening to selectively the discharge port to the outlet port to connect .if, the connection between interrupts the inlet and outlet chambers.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Ventils-' besteht die druckempfindliche Einrichtung aus einer Steuermembran, durch die die Steuerkammer von der Auslaßkammer abgeteilt ist. Der Ventilkörper umfaßt einen innerhalb der Auslaßkammer an derIn a preferred embodiment of the valve, the pressure-sensitive device consists of a control membrane through which the control chamber is separated from the outlet chamber. The valve body includes one within the outlet chamber on the
Steuermembran anliegenden Primärkolben, so daß ein Druck innerhalb der Steuerkammer die Membran verbiegt und dadurch den Kolben zur öffnung des Ventils verschiebt. Die Betätigung des Hilfsventlls zur Belüftung der Steuerkammer über die Auslaßöffnung führt dazu, daß der Druck innerhalb der Auslaßkammer gegen den Kolben wirkt, um das Ventil zu schließen und die Steuermembran in die entgegengesetzte Richtung abzulenken, so daß der Belüftungskanal mit der Auslaßkammer in Verbindung, kommt.Control diaphragm abutting primary piston, so that a pressure within the control chamber bends the membrane and thereby moves the piston to open the valve. The actuation of the Auxiliary valve for ventilation of the control chamber via the outlet opening causes the pressure within the outlet chamber to act against the piston to close the valve and the Deflecting the control membrane in the opposite direction so that the ventilation channel communicates with the outlet chamber, comes.
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In einer anderen Betriebsart arbeitet das Ventil als zyklisch betätigtes Druckausgleichsventil, wobei der Druck innerhalb der Auslaßkammer zunächst schnell und anschließend langsamer ansteigt. Dieser Druckausgleich wird mit Hilfe einer Ausgleichskammer, in der ein mit dem Primärkolben zusammenwirkender Sekundärkolben angeordnet ist, sowie durch eine Ausgleichsmembran und eine Vorspannungskaramer erreicht. Die Ausgleichskammer steht über eine Ausgleichsöffnung mit dem Druck in der Auslaßkammer in Verbindung und wirkt auf den Sekundärkolben, um die den Primärkolben in seine Schließstellung vorspannenden Kräfte zu verringern. Die Vorspannungskammer ist über eine Vorspannungsöffnung mit der gleichen Druckquelle wie die Steuerkammer verbunden, befindet sich jedoch stromauf vom Hilfsventil und bleibt von der Funktion dieses Ventils unbeeinflußt. Der Druck in der Vorspannungskammer wirkt dem in der Kompensationskammer befindlichen Druck ent-In another operating mode, the valve works as a cyclically actuated pressure equalization valve, with the pressure within the outlet chamber first rises rapidly and then more slowly. This pressure equalization is made with the help of a compensation chamber in which a secondary piston cooperating with the primary piston is arranged, as well as through a compensating membrane and a pretensioning karamer achieved. The compensation chamber stands with a compensation opening the pressure in the outlet chamber in connection and acts on the secondary piston in order to reduce the forces biasing the primary piston into its closed position. The preload chamber is connected to the same pressure source via a preload port connected like the control chamber, but is located upstream of the auxiliary valve and remains of the function of this Valve unaffected. The pressure in the preload chamber counteracts the pressure in the compensation chamber.
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gegen. Bei der zyklischen Betätigung des Hilfsventils nimmt der Vorspannungsdruck unter der Steuerung der Vorspannungsöffnung bis zu einem Maximaldruck zu, während der Ausgleichsdruck mit der zyklischen Arbeitsweise des Ventiles variiert. · Da jedoch die Kompensationskammer mit der Auslaßkammer über eine öffnung verbunden sind, nimmt der Druck in der Kompensationskammer mit einer anderen Geschwindigkeit zu als der Druck in der Auslaßkammer. Da der Sekundärkolben eine kleinere wirksame Querschnittsfläche als der Primärkolben besetzt, steigt der Druck in der Auslaßkammer zunächst schneller an, bis die Drücke in den anderen Kammern auf den Primärkolben eine ausreichende Schließkraft ausüben. Diese Schließkraft bewirkt eine ünstetigkeit oder Abknickung in der Bremsdruckkurve. Der Verlauf der Druckkurve im Anschluß an die Unstetigkeit ist abhängig von der Größe der Korapensationsöffnung, über die das unter Druck stehende Strömungsmittel von der Auslaßkammer in die Kompensationskammer entweicht.against. When the auxiliary valve is operated cyclically, the preload pressure increases under the control of the preload opening up to a maximum pressure, while the equalizing pressure varies with the cyclic operation of the valve. · However, since the compensation chamber is connected to the outlet chamber via an opening, the pressure in the compensation chamber increases at a different rate than the pressure in the outlet chamber. Because the secondary piston has a smaller effective cross-sectional area than occupied by the primary piston, the pressure in the outlet chamber initially rises faster, until the pressures in the other chambers exert a sufficient closing force on the primary piston. This closing force causes a discontinuity or kink in the brake pressure curve. The course of the pressure curve following the discontinuity depends on the size of the corapensation opening, about which the pressurized fluid escapes from the outlet chamber into the compensation chamber.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Ausgleichsventil in einem Antiblockiersystem eingebaut,In a preferred embodiment, this is according to the invention Equalization valve built into an anti-lock braking system,
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indem der Druck in der Auslaßkammer dem Bremsbetätigungsdruck entspricht, während der Druck in der Steuerkammer durch die Bremspedalbetätigung durch den Fahrer erzeugt wird und das Hilfsventil zyklisch in Abhängigkeit von den Signalen betätigt wird, die aus der logischen Steueranordnung desAitiblockiersystems empfangen werden.in that the pressure in the outlet chamber corresponds to the brake actuation pressure, while the pressure in the control chamber corresponds to the Brake pedal actuation is generated by the driver and actuated the auxiliary valve cyclically depending on the signals that is derived from the logic control arrangement of the anti-lock system be received.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in den Figuren dargestellten Auiührungsbeispiels näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment shown in the figures. It shows
Fig. 1 ein im Schnitt dargestelltes Ausgleichsventil nach der Erfindung in Verbindung mit einer schematisc-hen Übersicht eines Antibloekiersystems,1 shows a cross-sectional compensation valve according to the invention in connection with a schematic Overview of an anti-blocking system,
Fig. 2 einen Schnitt durch das Ventil für einen normalen Relais-Betrieb,2 shows a section through the valve for normal relay operation,
Fig. 2a eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes 2a in2a shows an enlarged illustration of the section 2a in FIG
Fig. 2, ■ 'Fig. 2, ■ '
Fig. 3 einen Schnitt durch das Ventil im Zustand der Bremslüftung, 3 shows a section through the valve in the state of the brake release,
Fig. 4 einen Schnitt durch das Ventil im Zustand der Bremslüftung während einer Antiblockiersteuerung,4 shows a section through the valve in the brake release state during anti-lock control,
Fig. 5 einen Schnitt durch das Ventil im Zustand der Wiederbetätigung der Bremsen mit allmählicher Bremskraftzunahme im Anschluß an den anfänglichen steilen Bremskraftanstieg, 5 shows a section through the valve in the state of re-actuation the brakes with a gradual increase in braking force following the initial steep increase in braking force,
Fig. 6 ein Schaubild für die Bremsdruckkurven in den einzelnen Kammern des Ventils während der zyklischen Arbeitsweise der Antiblockiersteuerung.6 shows a diagram for the brake pressure curves in the individual Chambers of the valve during the cyclic operation of the anti-lock control.
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 zeigt eine pneumatische Bremsanlage, die beispielsweise in einen Lastwagen eingebaut 1st. Entsprechend der Darstellung .umfaßt der Lastwagen ein Rad 10 mit einer herkömmlichen Backenbremse 12, die über einen Bremszylinder 14 betätigt wird.. Der Bremszylinder enthält eine Membran 16, einen Kolben 18 und eine Druckkammer 20, über die den Bremsbacken 12 Druckluft zugeführt wird. Die Bremsanlage enthält ferner einen Druckluftbehälter 22 und ein daran ange-The embodiment according to FIG. 1 shows a pneumatic brake system which is installed, for example, in a truck 1st. As shown, the truck has a wheel 10 with a conventional shoe brake 12, which has a Brake cylinder 14 is actuated .. The brake cylinder contains a Diaphragm 16, a piston 18 and a pressure chamber 20, via which compressed air is supplied to the brake shoes 12. The braking system also contains a compressed air tank 22 and an attached
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schlossenes Pedalventil 2k, ^Das Ventil 2k wird vom Fahrer über das Pedal 26 betätigt, wobei die Durchlaßmenge der Druckluft den Pedalweg proportional ist.closed pedal valve 2k, ^ The valve 2k is actuated by the driver via the pedal 26, the flow rate of the compressed air being proportional to the pedal travel.
In die Bremsanlage ist ein Ausgleichsventil 30 nach der Erfindung eingebaut, Das Ventil 30 steht über eine Leitung 32 mit dem Luftdruckbehälter 22 und über eine Leitung Jk mit der Druck-kammer 20 des Bremszylinders Ik in Verbindung. Die Leitung 3k kann außerdem auch an den Bremszylinder angeschlossen sein, der dem anderen auf der gleichen Achse angeordneten Rad wie das Rad 10 zugeordnet ist. Das Ventil 30 ist über eine Leitung 36 an das Pedalventil 2k angeschlossen.A compensating valve 30 according to the invention is built into the brake system. The valve 30 is connected to the air pressure tank 22 via a line 32 and to the pressure chamber 20 of the brake cylinder Ik via a line Jk. The line 3k can also be connected to the brake cylinder which is assigned to the other wheel arranged on the same axis as the wheel 10. The valve 30 is connected to the pedal valve 2k via a line 36.
Die Bremsanlage umfaßt ferner eine logische Antiblockierschaltung 38 sowie ein Blockier-Abfühlgerät kO* Die logische Schaltungsanordnung und das Abfühlgerät bilden keinen Teil dieser Erfindung und werden deshalb nicht im einzelnen beschrieben. Die Logik empfängt Signale aus der Blockier-Abfühleinrichtung ^O und stellt entweder eine Blockierung oder eine bevorstehende Blockierung fest und erzeugt ein Signal, das zur Betätigung des Ventils 30 verwendet wird. Die logische Schaltungsanordnung kann auf verschiedene Art und Weise arbeiten, wird jedoch hier beispielsweise zur Peststellung unterschiedlicher Raddrehzahlen verwendet, die für eine Blockierung oder eine bevorstehende Radblockierung kennzeichnend sind. Das Abfühlgerät kann elektromagnetischer Bauart sein und ein Signal erzeugen, das der Drehzahl des Rades 10 proportional ist, wobei dieses Signal in der logischen Schaltung 38 mit einem von einem andren Abfühlgerät stammenden ähnlichen Signal verglichen wird.The braking system also includes an anti-lock logic circuit 38 and a lock-up sensing device kO * The logic circuitry and sensing device do not form part of this invention and are therefore not described in detail. The logic receives signals from the blockage sensing device O and detects either blockage or impending blockage and generates a signal which is used to actuate valve 30. The logic circuit arrangement can work in various ways, but is used here, for example, to set different wheel speeds which are indicative of a lock or an impending wheel lock. The sensing device may be of an electromagnetic type and generating a signal proportional to the speed of the wheel 10, which signal is compared in logic circuit 38 with a similar signal from another sensing device.
Das Ventil arbeitet während der normalen Bremsbetätigung wie ein übliches Relais-Ventil; wenn jedoch eine Radblockierung eintritt, arbeitet es als Bestand-teil des Antiblockiersystems. In der normalen Arbeitsweise, nämlich bei Fehlen eines Blok-The valve works like a normal relay valve during normal brake actuation; if, however, a wheel lock occurs, it works as part of the anti-lock braking system. In the normal way of working, namely in the absence of a block
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kiersignales, regelt das Ventil 30 den dem Bremszylinder 14 zugeführten Luftdruck proportional zu dem über das Pedalven- ' til 24 zugeführten Luftdruck. Wenn das Abfühlgerät einen Blockierzustand feststellt, wird dem Ventil über die logische Schaltung 38 ein Blockiersignal zugeführt. Das Ventil 30 sperrt dann die Luftzufuhr aus dem Druckbehälter 22 .zum Bremszylinder 14 ab und belüftet dabei gleichzeitig dessen Kammer Wenn der Blockierzustand, der die Punktion der logischen Schaltung 38 ausgelöst hat, beendet worden ist, wird das Ventil 30 von neuem betätigt und sorgt dabei für einen schnellen Bremsdruckanstieg bis zu einer Größe, der unterhalb des Bremsdruckes liegt, bei dem der Blockierzustand eingetreten ist. Im Anschluß daran wird der Bremsdruck allmählich erhöht« . ·kiersignales, the valve 30 regulates the brake cylinder 14 supplied air pressure proportional to the over the pedal valve air pressure supplied to 24. When the sensing device detects a blockage condition, a block signal is applied to the valve via logic circuit 38. The valve 30 then blocks the air supply from the pressure vessel 22 .to the brake cylinder 14 and ventilates its chamber at the same time If the blocking state, which punctures the logic circuit 38 has been triggered, the valve 30 actuated again and ensures a rapid increase in brake pressure up to a level that is below the brake pressure is where the blocking condition occurred. The brake pressure is then gradually increased «. ·
Das in Pig. I in seinem nicht betätigtem Zustand gezeigte Ventil 30 besteht aus einem Gehäuse 42, einer darin angeordneten Steuermembran 44, einer Ausgleichsmembran 46 und aus einer öffnungs- und Rückschlagventilanordnung 48. Auf dem Gehäuse 42 ist ein Dreiwege-Magnet-Ventil 50 befestigt.That in Pig. I valve shown in its non-actuated state 30 consists of a housing 42, one arranged in it Control diaphragm 44, a compensating diaphragm 46 and an opening and check valve arrangement 48. On the housing 42 a three-way solenoid valve 50 is attached.
Das Ventil 30 besitzt fünf Hauptkammern, nämlich eine Steuerdruckkammer 52, eine Bremsdruck- oder Auslaßkammer54, die durch die Membran 44 von der Steuerkammer 52 abgeteilt ist, eine Hochdruck- oder eine Einlaßkammer 56» eine Ausgleichskammer 58 sowie eine Vorspannungskammer 60, die von der Ausgleichskammer durch die Membran'46 abgeteilt ist· Die Hochdruckkammer 56 ist über einen Einlaßkanal 62 an die Einlaßleitung 32 angeschlossen, während ein Auslaßkanal 64 die Bremsdruckkammer 54 mit der Auslaßleitung 34 verbindet·The valve 30 has five main chambers, namely a control pressure chamber 52, a brake pressure or outlet chamber 54, which is separated from the control chamber 52 by the membrane 44, a high pressure or an inlet chamber 56 »an equalization chamber 58 as well a bias chamber 60 led by the balance chamber is partitioned off by the membrane'46 · The high pressure chamber 56 is Connected via an inlet channel 62 to the inlet line 32, while an outlet channel 64 connects the brake pressure chamber 54 with the outlet line 34 connects
Das Magnetventil 50 enthält eine Wicklung 66, einen Anker 68 und eine Feder 69» die den Anker in seine Schließstellung vorspannt, in der eine Ausströmöffnung 70 geschlossen 1st« Die an das Pedalventil 24 angeschlossene Leitung 36 steht über einen Einlaßkanal 72 und Kanäle 74 und J6 mit der Steuerkammer in Verbindung« Bei Betätigung des Magneten» wird der AnkerThe solenoid valve 50 contains a winding 66 , an armature 68 and a spring 69 "which biases the armature into its closed position in which an outflow opening 70 is closed." The line 36 connected to the pedal valve 24 is via an inlet channel 72 and channels 74 and J6 with the control chamber in connection «When the magnet is actuated», the armature
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gegen die Kraft der Feder 69 nach unten gezogen und sperrt die Verbindung zwischen den Kanälen 7 k und 76 ab, während gleichzeitig der Ausströmkanal 70 geöffnet wird, so daß dann in der Steuerkammer 52 befindlicher Druck entweichen kann«pulled down against the force of the spring 69 and blocks the connection between the channels 7 k and 76, while at the same time the outflow channel 70 is opened so that the pressure in the control chamber 52 can then escape «
Zur Steuerung der Druckluft zwischen der Hochdruckkammer 56 und der Bremsdruckkammer 5k ist ein Ventilkörper vorgesehen, der aus einem Primärkolben 78 und einem damit zusammenarbeitenden Sekundärkolben 80 besteht. Der Primärkolben 78 besitzt einen Stempel 82, der sich durch eine Ventilöffnung 84 in beide Kammern 5k und 56 erstreckt. An dem innerhalb der Kamer 5k befindlichen Ende des Stempels ist ein Teller 86 angeformt. Eine am Stempel 78 befindliche ringförmige Dichtfläche 88 wirkt· mit einem die öffnung 84 umgebenden ringförmigen Ventilsitz 90 zusammen. Das entgegengesetzte Ende des Stößels 78 ist in einer zylindrischen Ausnehmung 92 verschiebbar geführt,.wobei das untere Ende des Stempels abgedichtet ist, um zu verhindern, daß unter hohem Druck stehendes Strömungsmittel aus der Kammer 56 auf den Boden des Stößels 16 wirkt. Innerhalb des Stößels 78 befindet sich ein Druckausgleichskanal 9k, der sich einenends in die Kammer 5k und anderenends in eine Ausnehmung 92 öffnet, die eine Ausgleichskammer bildet.To control the compressed air between the high pressure chamber 56 and the brake pressure chamber 5k , a valve body is provided which consists of a primary piston 78 and a secondary piston 80 that works together with it. The primary piston 78 has a plunger 82 which extends through a valve opening 84 into both chambers 5k and 56. At the located within the camera 5k end of the punch, a plate 86 is integrally formed. An annular sealing surface 88 located on the punch 78 interacts with an annular valve seat 90 surrounding the opening 84. The opposite end of the plunger 78 is slidably guided in a cylindrical recess 92, the lower end of the plunger being sealed to prevent high-pressure fluid from the chamber 56 from acting on the bottom of the plunger 16. Inside the plunger 78 there is a pressure compensation channel 9k which opens at one end into the chamber 5k and at the other end into a recess 92 which forms a compensation chamber.
Der Sekundärkolben 80 besitzt .einen Stößel 96 und einen Teller . 97, dessen wirksame Querschnittsfläche etwa 88 % der wirksamen Querschnittsfläche des Stempels 86 beträgt. Der Stößel 96 ist in einer zur Längsachse des Stößels 82 koaxialen Bohrung verschiebbar geführt. Die sich axial gegenüberstehenden Enden der Stößel 82, 96 sind normalerweise durch eine schwache Schraubenfeder 98 getrennt, wobei ein Ende der Feder an dem Ende des Stößels 96 anliegt und das andere Ende der Feder in einer Ausnehmung innerhalb des Stößels 82 aufgenommen ist. Die Feder 98 drückt den Sekundärkolben 80 normalerweise nach unten bis zur Anlage an der Membran 96 und den Primärkolben 78 nach oben, wobei die Dichtfläche auf dem Ventilsitz 90 aufliegtThe secondary piston 80 has a plunger 96 and a plate. 97, the effective cross-sectional area of which is approximately 88 % of the effective cross-sectional area of the punch 86. The plunger 96 is guided displaceably in a bore coaxial with the longitudinal axis of the plunger 82. The axially opposite ends of the plungers 82, 96 are normally separated by a weak coil spring 98, one end of the spring resting against the end of the plunger 96 and the other end of the spring being received in a recess within the plunger 82. The spring 98 normally presses the secondary piston 80 downwards until it rests against the diaphragm 96 and the primary piston 78 upwards, the sealing surface resting on the valve seat 90
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und der Ventilteller 96 an der Membran 44 anliegt.and the valve disk 96 rests against the diaphragm 44.
Fig. 2a zeigt die öffnungs- und Rückschlagventilanordnung, die über eine Leitung 100 mit der Bremsdruckkammer 54 und über eine Leitung 102 mit der Ausgleichskammer 58 in Verbindung steht. Die Anordnung enthält eine Scheibe 104, in der sich eine öffnung 106 befindet, eine zweite Scheibe 108, in der sich eine relativ große öffnung 109 befindet sowie ein zwischen den beiden Scheiben 104, 108 angeordnetes Dichtelement. Die Scheibe 104 wird durch eine schwache Schraubenfeder 112 normalerweise in die in Fig. 2a mit unterbrochenen Linien gezeigte STellung gedrückt, in der sie auf dem Dichtring 110 aufliegt. Die Scheibe 104 bildet mit ihrer öffnung· 106 eine Ausgleichsfüllöffnung, während die Scheibe 108 mit ihrer öffnung 109 eine Ausgleichs-AuslaßÖffnung bildet.Fig. 2a shows the opening and check valve arrangement, which via a line 100 with the brake pressure chamber 54 and via a Line 102 is in communication with the compensation chamber 58. The arrangement contains a disk 104 in which there is an opening 106, a second disk 108 in which there is a A relatively large opening 109 is located, as well as a sealing element arranged between the two disks 104, 108. The disc 104 is normally brought into the position shown in broken lines in FIG. 2a by a weak helical spring 112 pressed, in which it rests on the sealing ring 110. With its opening 106, the disk 104 forms a compensating filling opening, while the disk 108 with its opening 109 is a compensation outlet opening forms.
Zusätzlich zu diesen öffnungen ist eine. Vorspannöffnung 116 vorgesehen, die durch eine Leitung 118 mit der Vorspannkammer 60 in Verbindung steht. Die Größe der Vorspannöffnung 116 entspricht im wesentlichen der Größe der Einlaßöffnung 106.In addition to these openings is one. Bias opening 116 which is in communication with the prestressing chamber 60 by a line 118. The size of the preload opening 116 corresponds essentially the size of the inlet opening 106.
Die verbleibenden Bauteile des Ventils 30 sind nachfolgend im Zusammenhang mit der Arbeitsweise dieses Ventils beschrieben. The remaining components of valve 30 are as follows in connection with the operation of this valve.
Relaisarbeitsweise
Bremsbetät igung.*Relay operation
Brake actuation. *
Vor einer Bremsbetätigung nehmen die Bauteile des Ventils 30 die in Fig. 1 gezeigte Lage ein. Zum Bremsen drückt der Fahrer auf das Pedal 26 und betätigt dadurch das Pedalventil 24, so daß Steuerluft aus dem Druckluftbehälter 22 über die Leitung 36, Leitungen 72, 74, normalerweise geöffnetes Ventil 50 und Leitung 76 in die Steuerkammer 52 strömt. Der Druck in der Steuerkammer 52 steigt schnell an und wirkt -auf die Membran 44, so daß der Kolben 78 sich abwärts bewegt und dabei die Dicht-Before the brake is actuated, the components of the valve 30 take off the position shown in Fig. 1 a. To brake, the driver presses the pedal 26 and thereby actuates the pedal valve 24, see above that control air from the compressed air tank 22 via line 36, lines 72, 74, normally open valve 50 and Line 76 flows into the control chamber 52. The pressure in the Control chamber 52 rises rapidly and acts on membrane 44, so that the piston 78 moves downwards and thereby the sealing
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fläche 78 vom Ventilsitz 90 abhebt. Auf diese Weise strömt unter hohem Druck stehende Luft aus der Hochdruckkammer 56 in die Bremsdruckkammer 5k* Dieser Zustand des Ventils 30 ist in Pig. 2 gezeigt.surface 78 lifts off the valve seat 90. In this way, air under high pressure flows from the high pressure chamber 56 into the brake pressure chamber 5k * This state of the valve 30 is in Pig. 2 shown.
Druckluft aus der Kammer 5^ strömt über die Leitung 3^ in die Arbeitskammer 20 des Bremszylinders lh und wirkt dort auf die Membran 16, um den Kolben 18 zu verschieben und dadurch die Bremsen 12 zu betätigen. Nach dem Anlegen der Bremsen steigt der Druck innerhalb der Bremskammer 51* stark an und beginnt, der über den Druck in der Steuerkammer 52 erzeugten abwärts gerichteten Kraft entgegenzuwirken. Sobald der Druck innerhalb der Kammer 5^ den Druck der Steuerkammer erreicht hat, nähern sich die auf den Primärkolben 78 wirkenden Kräfte einem Ausgleichszustand, so daß die Feder den Kolben 78 wieder aufwärts bewegt, bis er auf dem Ventilsitz 90 aufliegt und dadurch den Zustrom weiterer Druckluft aus der Hochdruckkammer 56 in die Bremskammer 5** unterbindet.Compressed air from the chamber 5 ^ flows via the line 3 ^ into the working chamber 20 of the brake cylinder 1h and acts there on the membrane 16 to move the piston 18 and thereby actuate the brakes 12. After the brakes have been applied, the pressure within the brake chamber 5 1 * rises sharply and begins to counteract the downward force generated by the pressure in the control chamber 52. As soon as the pressure within the chamber 5 ^ has reached the pressure of the control chamber, the forces acting on the primary piston 78 approach a state of equilibrium, so that the spring moves the piston 78 upwards again until it rests on the valve seat 90 and thereby the inflow of further Compressed air from the high pressure chamber 56 in the brake chamber 5 ** prevents.
Wenn der Fahrer das Pedal 26 weiter drückt, so wird der Steuerkammer 52 ein zusätzlicher Druck zugeführt, so daß der Primärkolben 78 sich wieder abwärts bewegt, sich vom Ventilsitz abhebt und somit Druckluft in die Bremsdruckkammer 5h strömen läßt, bis wiederum, wie oben beschrieben, ein Ausgleichszustand erreicht ist und das Ventil selbsttätig schließt.If the driver presses the pedal 26 further, an additional pressure is supplied to the control chamber 52, so that the primary piston 78 moves downwards again, lifts off the valve seat and thus allows compressed air to flow into the brake pressure chamber 5h until again, as described above, a state of equilibrium is reached and the valve closes automatically.
v.'ährend dieses Arbeitsvorganges strömt Steuerluft aus dem Pedalventil 2h auch durch die Vorspannöffnung II6 über die Leitung 118 in die Vorspannkammer 60. Gleichzeitig steht die Druckluft aus der BRemsdruckkammer 5h über eine Leitung 100, die Einlaßöffnung 104 und eine Leitung 102 mit der Ausgleichskammer 56 in Verbindung. Da jedoch die Größe der öffnungen und 116 im wesentlichen gleich ist, nimmt der Druck in den Kammern 58 und 60 etwa gleichmäßig zu, so daß die auf die Membran 46 wirkenden Kräfte ausgeglichen sind.During this work process, control air flows from the pedal valve 2h also through the preload opening II6 via the line 118 into the preload chamber 60. At the same time, the compressed air from the brake pressure chamber 5h is via a line 100, the inlet opening 104 and a line 102 with the compensation chamber 56 in connection. However, since the size of the openings 16 and 116 is essentially the same, the pressure in the chambers 58 and 60 increases approximately uniformly, so that the forces acting on the membrane 46 are balanced.
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Relaisbetriebsart - BremslüftungRelay operating mode - brake release
Der Zustand des Ventils 30 während der Bremslüftung ist in Fig. 3 dargestellt. Wenn der Fahrer das Pedal 26 freigibt, entweicht der Druck aus der Steuerkammer 52 über das.normalerweise offene Magnetventil 50 und wird über das Pedalventil 24 in die Atmosphäre abgeblasen· Die Belüftung der Steuerkammer 52 führt zu einer ungleichmäßigen Belastung der Membran 44, wobei der nunmehr in der Bremsdruckkammer 54 befindliche höhere Druck über geeignete öffnungen 120 im Ventilteller 86 gegen die Unterseite der Membran 44 wirkt, um die Membran nach oben zu bewegen und von ihrer Anlage an einer ringförmigen Lippe 122 abzuheben« Durch das Abheben der Membran 44 von der Lippe 122 wird der Weg zu einer Abströmöffnung frei, so daß Kammer 54 und Bremszylinder 14 belüftet sind.The state of valve 30 during brake release is shown in FIG Fig. 3 shown. When the driver releases the pedal 26, the pressure escapes from the control chamber 52 via the normal open solenoid valve 50 and is vented into the atmosphere via the pedal valve 24 · The ventilation of the control chamber 52 leads to an uneven loading of the membrane 44, the now located in the brake pressure chamber 54 higher pressure acts against the underside of the membrane 44 via suitable openings 120 in the valve disk 86, in order to reduce the pressure To move the diaphragm upwards and to lift it from its abutment on an annular lip 122. By lifting the diaphragm 44 from the lip 122 the path to an outflow opening is cleared so that chamber 54 and brake cylinder 14 are ventilated.
Durch Belüftung der Bremsdruckkammer 54 entsteht ein Druckunterschied am Rückschlagventil 48. Der höhere Druck in der Ausgleichskammer 58 wirkt gegen die die Einlaßöffnung enthaltende Scheibe 104 und bewegt diese gegen die Kraft der Feder 112 nach oben, so daß sich die Ausgleichskammer in die Bremsdruekkaramer 54 über die wesentlich größere Auslaßöffnung in der Scheibe 108 entleeren kann. Gleichzeitig beginnt sich die Vorspannkammer 60 über die Vorspannöffnung 116 zurück zu entleeren; da jedoch die Größe der Vorspannöffnung 116 wesentlich kleiner als die der öffnung 109 ist, bläst der Druck aus der Vorspannkammer 60 wesentlich langsamer ab als der aus der Äusgleichskammer 58, was zu einer VOrübergehenden Ungleichheit der auf die Membran 46 wirkenden Kräfte führt, so daß der Sekundärkolben 80 nach oben bewegt wird. Dieser Aufwärtsbewegung des Sekundärkolbens 80 steht die Wirkung der Feder 98 nicht entgegen. Wenn schließlich sämtliche Kammern belüftet worden sind, kehren die Bauteile des Ventils. in die in Fig. 1 gezeigte Ausgangsstellung zurück.By venting the brake pressure chamber 54, a pressure difference arises at the check valve 48. The higher pressure in the compensation chamber 58 acts against the disk 104 containing the inlet opening and moves it against the force of the spring 112 upwards so that the compensation chamber is in the Bremsdruekkaramer 54 via the much larger outlet opening can drain in the disc 108. At the same time begins the bias chamber 60 back via the bias opening 116 to empty; however, since the size of the bias opening 116 is much smaller than that of the opening 109, the blows Pressure from the biasing chamber 60 is much slower than that from the equalization chamber 58, resulting in a temporary Inequality of the forces acting on the membrane 46 leads, so that the secondary piston 80 is moved upward. This Upward movement of the secondary piston 80 has the effect the spring 98 does not oppose. When finally all the chambers have been vented, the valve components reverse. back to the starting position shown in FIG.
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KompensationsbetriebsartCompensation mode
In der Kompensationsfunktion zur Antiblockiersteuerung wird das Ventil zyklisch betätigt, um die Bremsen zu lüften und erneut zu betätigen. Während dieses Wechselbetriebesumfaßt jeder Zyklus die Lüftungsfunktion, eine anfängliche oder primäre Bremsbetätigung sowie eine sekundäre Bremsbetätigung. In the compensation function for anti-lock control, the valve is actuated cyclically to release the brakes and to press again. During this alternating operation included each cycle the ventilation function, an initial or primary brake application and a secondary brake application.
Vor der näheren Erläuterung der Arbeitsweise des Ventils 30 in diesen verschiedenen Betriebsarten wird auf Fig.. 6 Bezug genommen, in der das Verhalten der Drücke in den verschiedenen Kammern des Ventils 30 in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt sind. Die Bremsdruckkurve zeigt den Druck innerhalb der Bremsdruckkammer während der zyklischen Arbeitsweise des Ventils. Der Druck in der Bremskammer $k steigt während der anfänglichen Bremsbetätigung steil an und geht in einem Blockierzustand über den optimalen Bremsdruck beträchtlich hinaus, so daß über die logische Antiblockierschaltung das Magnetventil 50 erregt wird, um den Bremsdruck zu entlasten» Der Druck in der Kammer 5^ fällt dann schnell ab» bis die logische Schaltung das Magnetventil 50 abschaltet und von neuem Bremsdruck zuführt. Während dieser ersten Stufe der Wiederbetätigung steigt der Druck in der Kammer 54 steil an, bis die Kompensationswirkung des Ventils einsetzt. Dieser Zeitpunkt im Arbeitszyklus ist durch den Knick 130 in der Bremsdruckkurve gekennzeichnet. Zu diesem Zeitpunkt gelangt das Ventil in seine zweite Arbeitsstufe, in der sich der Druck in der Kammer 54 wesentlich langsamer solange erhöht, bis von neuem durch die logische Schaltung ein bevorstehender Blockierzustand festgestellt wird und das VEntil einen weiteren Arbeitszyklus beginnt. Durch das Merkmal der zweistufigen Arbeitsweise bzw. durc-h den Knick im Druckverlauf innerhalb der Brennkammer wird der Wirkungsgrad der" Bremsung, erhöht, da (1) der Druck bei der erneuten Bremsbetätigung anfänglich sehr steil und unbehindert ansteigen kann» so daßBefore the operation of the valve 30 in these different operating modes is explained in more detail, reference is made to FIG. 6, in which the behavior of the pressures in the various chambers of the valve 30 as a function of time are shown. The brake pressure curve shows the pressure inside the brake pressure chamber during the cyclical operation of the valve. The pressure in the brake chamber $ k rises steeply during the initial application of the brake and, in a blocked state, goes well beyond the optimum brake pressure, so that the solenoid valve 50 is excited via the anti-blocking circuit in order to relieve the brake pressure »The pressure in chamber 5 ^ then drops quickly until the logic circuit switches off the solenoid valve 50 and applies new brake pressure. During this first stage of re-actuation, the pressure in chamber 54 rises steeply until the compensating effect of the valve sets in. This point in time in the working cycle is characterized by the bend 130 in the brake pressure curve. At this point in time the valve enters its second working stage, in which the pressure in the chamber 54 increases much more slowly until the logic circuit detects an impending blocking condition and the valve begins another working cycle. The feature of the two-stage mode of operation or the kink in the pressure curve within the combustion chamber increases the efficiency of the "braking, since (1) the pressure can initially rise very steeply and unhindered when the brake is applied again" so that
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die wirksame Bremskraft .schnellstmöglich wieder zur Verfügung steht, und da (2) das Übermaß des Bremsdruckes verringert wird, wodurch sich wiederum die Anzahl der zyklischen Bremsvorgänge verringert, um das Fahrzeug sanft und gesteuert zum Halt zu bringen. _ ·the effective braking force is available again as quickly as possible stands, and since (2) the excess of the brake pressure is reduced, which in turn increases the number of cyclical braking operations reduced in order to bring the vehicle to a gentle and controlled stop. _ ·
Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Ventils sei angenommen, daß der durch Betätigung des Pedalventils 24 erzeugte Steuerdruck 4,2 kp/cm beträgt, während der erforderliche Bremsdruck zur Blockierung des Rades 10 2,1 kp/cm betrage» Das Ventil 30 arbeitet während der anfänglichen Bremsbetätigung in der in Fig. 2 gezeigten Art, um dem. Bremszylinder 14 Bremsdruck zuzuführen. Entsprechend Fig. 6 steigt der Druck in der Steuerkammer 52 sehr schnell auf .4,2 kp/cm an. Auch der Druck in der Bremskammer 54 steigt steil an und erreicht einen Wert, der erheblich über dem optimalen Bremsdruck von 2,1 kp/em liegt, so daß eine Radblockierung bevorsteht, die durch das Abfühlgerät 4o festgestellt wird, so daß die logische Schaltung 38 das Magnetventil 50 erregt. Bei Betätigung des Magnetventils 50 arbeitet das Ventil 30 in der in Fig. 4 dargestellten Art. Dabei hat sich das Ventilglied 68 nach unten bewegt, um den Einlaß 74 zur Steuerkammer 52 abzusperren und die Kammer 52 über die Öffnung 70 zu belüften. Da jedoch das Pedalventil 24 weiterhin betätigt bleibt, verbleibt die Vorspannkammer 60 über die Vorspannöffnung II6 mit dem Steuerdruck in Verbindung, so daß der Druck in der Vorspannkammer weiterhin zunimmt, während die Bremsen gelüftet werden. Andererseits beginnt der Druck in der Ausgleichskammer 58, der mit dem Druck in der Bremsdruckkammer 54 angestiegen ist, und zwar wegen der Öffnung 104 mit einer geringeren Geschwindigkeit , über die Abströmöffnung 108 nachzulassen, so daß am Sekundärkolben unterschiedliche Kräfte wirken, die den Kolben gegen die Spannung der Feder 98 nach oben bewegen bis zur Anlage am unteren Ende des Primärkolbens 7S. . .To explain the mode of operation of the valve, it is assumed that the control pressure generated by actuating the pedal valve 24 4.2 kp / cm, while the brake pressure required to lock the wheel 10 is 2.1 kp / cm »Das Valve 30 operates during the initial brake application in the manner shown in Fig. 2 to the. Brake cylinder 14 brake pressure to feed. According to FIG. 6, the pressure in the control chamber 52 rises very quickly to .4.2 kp / cm. The pressure too in the brake chamber 54 rises steeply and reaches a value which is well above the optimal brake pressure of 2.1 kp / em is so that a wheel lock is imminent, which is detected by the sensing device 4o, so that the logic circuit 38 energizes the solenoid valve 50. When the solenoid valve is actuated 50, the valve 30 operates in the manner shown in FIG. 4. The valve member 68 has moved downwards, to shut off the inlet 74 to the control chamber 52 and the chamber 52 to ventilate through the opening 70. However, since the pedal valve 24 remains actuated, the bias chamber 60 remains via the biasing opening II6 in connection with the control pressure, so that the pressure in the biasing chamber continues to increase while the brakes are released. On the other hand, the pressure in the equalization chamber 58 begins with the pressure in the brake pressure chamber 54 has risen, namely because of the opening 104 at a lower speed, via the discharge opening 108 to decrease, so that different forces act on the secondary piston, which the piston against the tension of the spring 98 move upwards until it is in contact with the lower end of the primary piston 7S. . .
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Nach Entlastung des Bremsdruckes beschleunigt das Rad 10 auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, und die logische Schaltung schaltet das Magnetventil 50 ab, so daß die Steuerkammer 52 wieder mit dem über das Pedalventil 24 anliegenden Luftdruck in Verbindung kommt· Hierbei steigt nochmals der Druck in der· Steuer-· kammer 52 schnell auf den am Ventil 24 vorliegenden Druckwert an» Zu diesem Zeitpunkt gelangt das Ventil 30 in seine erste Arbeitsstufe, in welcher der Druck innerhalb der Steuerkammer 54 sehr steil ansteigt. Dadurch wird der Primärkolben 7ß abwärts bewegt und hebt sich von der Ventilsitzfläche ab, so daß. Druckluft aus der Hochdruckkammer in die Bremsdruckkammer 54 strömen kann. Obwohl der Druck in der Vorspannkammer der Abwärtsbewegung des Primärkolbens 78 entgegengerichtet ist, reloht der Druck in der Steuerkammer aus, um das Ventil zu Öffnen und dadurch den erwünschten steilen Bremsdruckanstieg zu erzielen, da die wirksame Fläche der Ausgleichsmembran 46 kleiner als die der Steuermembran 44 ist und da sich in der Ausgleichskammer 58 ein Restdruck befindet, der dem Druck in der Vorspannkammer entgegenwirkt. After the brake pressure has been released, the wheel 10 accelerates the vehicle speed, and the logic circuit switches off the solenoid valve 50, so that the control chamber 52 again with the air pressure applied via the pedal valve 24 comes · The pressure in the · tax · chamber 52 quickly to the pressure value present at valve 24 an »At this point in time, the valve 30 reaches its first working stage, in which the pressure inside the control chamber 54 rises very steeply. This causes the primary piston 7 to move downwards moves and lifts off the valve seat surface so that. Compressed air from the high pressure chamber into the brake pressure chamber 54 can flow. Although the pressure in the bias chamber is opposed to the downward movement of the primary piston 78, relohts the pressure in the control chamber to open the valve and thereby achieve the desired steep increase in brake pressure, since the effective area of the compensating diaphragm 46 is smaller than that of the control diaphragm 44 and since there is a residual pressure in the compensating chamber 58 which counteracts the pressure in the prestressing chamber.
Die auf den Primärkolben und den Sekundärkolben zu der Zeit wirkenden Kräfte, wenn das Magnetventil abgeschaltet ist und die erste Arbeitsstufe beginnt, lassen sich wie folgt bestimmen. Wenn man mit Bezug auf Fig. 6 davon ausgeht, daß der Druckanstieg in der Kammer 54 nach 0,34 see. beginnt, so befinden sich in den einzelnen Kammern folgende Drücke:The forces acting on the primary piston and the secondary piston at the time the solenoid valve is turned off and the first stage of work begins can be determined as follows. If it is assumed with reference to FIG. 6 that the Pressure increase in chamber 54 after 0.34 seconds. starts so the following pressures are in the individual chambers:
Steuerkammer: 4,2 kp/cm*Control chamber: 4.2 kp / cm *
Vorspannkammer: 2,52 kp/cm ;Preload chamber: 2.52 kgf / cm;
2
Ausgleichskammer: 0,56 kp/cm2
Compensation chamber: 0.56 kp / cm
Bremsdruckkammer: 0,35 kp/cmBrake pressure chamber: 0.35 kp / cm
Der an der Membran 44 vorhandene Druckunterschied, multipliziert mit der wirksamen Fläche A , ergibt die resultierende nach unten gerichtete Kraft F auf den Primärkolben· Da der SekundärkolbenThe pressure difference present at the membrane 44, multiplied by the effective area A, gives the resulting downward pressure directed force F on the primary piston · Da the secondary piston
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unmittelbar am Primärkoiben anliegt, müssen auch die auf diesen Kolben wirkenden Kräfte berücksichtigt werden. Der auf die Membran 46 wirkende Druckunterschied, multipliziert mit der wirksamen Flähe A„, ergibt die auf den Primärkolben wirkende resultierende Aufwärtskraft P «rests directly on the primary head, the must also forces acting on these pistons are taken into account. The pressure difference acting on the diaphragm 46 is multiplied with the effective area A ", gives the one on the primary flask acting resulting upward force P «
Fp = (4,2 - 0,35) Ae s 3,85 Ae
Ps = (2,52 - 0,56) A0= 1,96 AQ F p = (4.2-0.35) A es 3.85 A e
P s = (2.52-0.56) A 0 = 1.96 A Q
Da A0 = 0,88 Ae ist, läßt sich'die auf den Primärkolben 78 wirkende· resultierende Kraft P folgendermaßen schreiben:Since A 0 = 0.88 A e , the resulting force P acting on the primary piston 78 can be written as follows:
Pn = 3»85 Ae - 1,96 (0,88) AQ = 2,13 kp/cm2 (Aß)P n = 3 »85 A e - 1.96 (0.88) A Q = 2.13 kp / cm 2 (A ß )
Die Untersuchung zeigt, daß sich das Ventil abwärts bewegt, um den erwünschten anfänglichen steilen Druckanstieg zu gewährleisten« The investigation shows that the valve moves downwards to ensure the desired initial steep pressure increase «
Wenn die Kammer 54 beaufschlagt wird und der Druck ansteigt, so beginnt dieser auf den Kolben .78 zu wirken, und zwar in entgegengesetzter Richtung zu dem in der Steuerkammer 52 wirkenden Druck und die daraus resultierende abwärts gerichtete Kräfte. Gleichzeitig steigt der Druck in der Ausgleichskammer 58 mit einer Geschwindigkeit an, die durch die Einlaßöffnung 104 bestimmt wird. Schließlich erreichen die Drücke in den Kammern Werte, die eine auf den Primärkolben 78 resultierende Aufwärtskraft zur Wirkung haben und den Kolben in seine Schließstellung bewegen. Diese Aufwärtskraft führt dazu, daß die Bremsdruckkurve eine UnstetigkeitsstelLe 130 erhält.When the chamber 54 is pressurized and the pressure increases, so this begins to act on the piston .78, in the opposite direction to that acting in the control chamber 52 Pressure and the resulting downward forces. At the same time, the pressure in the equalization chamber rises 58 at a rate determined by inlet port 104. Eventually the pressures reach the Chambers values that result in a on the primary piston 78 Upward force to act and the piston in his Move closed position. This upward force leads to the fact that the brake pressure curve receives a point of discontinuity 130.
Die Aufwärtsbewegung des Primärkolbens 78 ist nachfolgend erläutert durch eine Analyse der Kräfte, die zum Zeitpunkt der Unstetigkeitsstelle in der Bremsdruckkurve auftreten* V/enn man mit Bezug auf Fig. 6 annimmt, daß die Unstetlgkelts-The upward movement of the primary piston 78 is explained below through an analysis of the forces exerted at the time occur at the point of discontinuity in the brake pressure curve * If one assumes with reference to Fig. 6 that the discontinuous
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stelle nach 0,41 see. auftritt, so herrschen zu diesem Zeitpunkt in den Kammern folgende Drücke:place after 0.41 seconds. occurs, so prevail at that time the following pressures in the chambers:
3#5 kp/cmο
3 # 5 kgf / cm
Die auf den Primärkolben wirkenden Kräfte lassen sich wie folgt schreiben:The forces acting on the primary piston can be written as follows:
F^ = 2,52 - 394 (0.88) Ao = -0,07 kp/cm2 (A0)F ^ = 2.52 - 394 (0.88) A o = -0.07 kg / cm 2 (A 0 )
Die auf den Primärkolben wirkende Nettokraft ist nach oben gerichtet, so-daß das Ventil bei einem Druckwert geschlossen wird, der unterhalb des optimalen Bremsdruckes und wesentlich unterhalb des Bremsdruckes liegt, bei dem zuerst das Blockierungssignal erzeugt worden ist.The net force acting on the primary piston is directed upwards, so that the valve closes at a pressure value which is below the optimal brake pressure and significantly below the brake pressure at which the Blocking signal has been generated.
Die zweite Stufe der Bremsdruckkurve wird durch die Einlaßöffnung 104 und den an dieser öffnung entstehenden Druckabfall gesteuert. Wenn das Ventil zum Zeitpunkt der Unstetigkeit 130 in der Kurve geschlossen ist, wirkt in der Ausgleichskammer 58 ein erheblich niedrigerer Druck als in der Brennkammer 54« Der Druck in der Bremskammer entlädt sich weiterhin durch die Einlaßöffnung 104 in die Ausgleichskammer. Dadurch entsteht eine geringe Ungleichheit in dem auf den Primärkolben 78 wirkenden Druck, so daß sich der Kolben 78 etwas nach unten bewegt und Druck aus der Hochdruckkammer 56 über den Kanal 84 in die Bremsdruckkammer 54 entweichen kann. Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft zwischen diesen beiden Kammern hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der die Luft aus der Bremskammer 54 in die Ausgleichskammer 58 entweicht. Dies führt zu einem relativ langsamen Druckanstieg in der Bremsdruckkammer 54 und vermeidet dadurch ein Übermaß an Bremsdruck über den optimalen Bremsdruckwert.The second stage of the brake pressure curve is created by the inlet opening 104 and the pressure drop occurring at this opening controlled. If the valve is closed at the time of the discontinuity 130 in the curve, the compensation chamber acts 58 a considerably lower pressure than in the combustion chamber 54 «The pressure in the brake chamber continues to discharge through inlet port 104 into the equalization chamber. Through this there is a slight inequality in the pressure acting on the primary piston 78, so that the piston 78 lags somewhat Moved down and pressure from the high pressure chamber 56 over the Channel 84 can escape into the brake pressure chamber 54. The flow rate The air between these two chambers depends on the speed at which the air leaves the Brake chamber 54 escapes into compensation chamber 58. this leads to leads to a relatively slow increase in pressure in the brake pressure chamber 54 and thereby avoids an excess of brake pressure about the optimal brake pressure value.
209840/0758 -/-209840/0758 - / -
Falls der Druck in der Kammer 5^ über den optimalen Bremsdruck ansteigt, so erzeugt die logische Schaltung erneut ein Signal» so daß die zyklische Arbeitsweise des Ventils von vorn beginnt. . ' ■If the pressure in the chamber is 5 ^ above the optimal brake pressure increases, the logic circuit generates a signal again, so that the cyclical operation of the valve starts from the beginning begins. . '■
Im nächsten Arbeitszyklus des Ventils wird das Magnetventil 50 während einer beträchtlich geringeren Zeitdauer als im ersten Arbeitszyklus erregt, da ein Übermaß an Bremsung weitgehend vermieden worden ist. Aus diesem Grund braucht auch der Überhöhte Druck nicht mehr aus den Bremsleitungen und Bremszylindern abgeblasen zu werden* Demzufolge wird die Kammer 5^ auch nur über eine kürzere Zeitdauer belüftet, so daß die Höhe des Bremsdruckes gegenüber dem vorangehenden Arbeitszyklus nicht abnimmt. Bei fortdauernder Ventilbetätigung zeigt die Bremsdruckkurve den in Pig. 6 gezeigten VErlauf, der der optimalen Bremsdruckkurve angenähert ist.In the next working cycle of the valve, the solenoid valve 50 is energized for a considerably shorter period of time than in the first working cycle, since excessive braking has largely been avoided. For this reason also the elevated pressure does not need from the brake lines and wheel brake cylinders blown * Accordingly, the chamber is 5 ^ also ventilated only over a shorter period of time so that the amount of brake pressure does not decrease compared to the preceding working cycle. With continued valve actuation, the brake pressure curve shows that in Pig. 6, which approximates the optimal brake pressure curve.
Die Ausgleichs-Ausströmöffnung dient zur Steuerung der Lage der Unstetigkeitsstelle in der Kurve, indem der Druck in der Ausgleichskammer unter den durchschnittlichen Bremsdruck während des Antibloekiervorganges abgesenkt wird. Die Lage der Unstetigkeitsstelle hängt ab von der Entstehungsgeschichte der Bremsdruckzeit im vorangehenden Arbeitszyklus, der wiederum von dem vom Fahrer ausgeübten Betätigungsdruck abhängt und auch vom Blockierungsdruck, vom Reibungskoeffizienten zwischen Straße und Reifen, von der Schwungmasse des Rades und zahlreichen anderen Einflußgrößen.The compensation outflow opening is used to control the position of the point of discontinuity in the curve by increasing the pressure in the Compensation chamber is lowered below the average brake pressure during the anti-blocking process. The location of the The point of discontinuity depends on the history of the origin of the brake pressure time in the previous work cycle, which in turn depends on the actuation pressure exerted by the driver and also on the blocking pressure, on the coefficient of friction between Road and tires, the centrifugal mass of the wheel and numerous other influencing factors.
Wenn die zyklische Arbeitswelse des Ventils 30 beendet ist, nähert sich der Druck in der Ausgleichskammer dem in der Bremskammer befindlichen Druckwert an, so -daß dann .der Ausgleichseffekt beseitigt ist.When the cyclical working cycle of the valve 30 has ended, the pressure in the compensation chamber approaches the pressure value in the brake chamber, so that the compensation effect is eliminated.
209840/0758209840/0758
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Cleveland, Ohio, USA
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