DE2543133A1 - BRAKE FORCE CONTROL VALVE IN A VEHICLE BRAKING SYSTEM WITH AN ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM - Google Patents
BRAKE FORCE CONTROL VALVE IN A VEHICLE BRAKING SYSTEM WITH AN ANTI-LOCK BRAKING SYSTEMInfo
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- DE2543133A1 DE2543133A1 DE19752543133 DE2543133A DE2543133A1 DE 2543133 A1 DE2543133 A1 DE 2543133A1 DE 19752543133 DE19752543133 DE 19752543133 DE 2543133 A DE2543133 A DE 2543133A DE 2543133 A1 DE2543133 A1 DE 2543133A1
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Ventil zur Bremskraftsteuerung in einer Fahrzeugbremsanlage mit Antiblockiersystem Valve for braking force control in a vehicle brake system with an anti- lock braking system
Die Erfindung betrifft ein Ventil zur Bremskraftsteuerung in einer Fahrzeugbremsanlage mit Antiblockiersystem, in der durch intermittierende Ventilbetätigung ein unter Druck stehendes Strömungsmedium aus einer Druckquelle den Bremsen der Fahrzeugräder zuführbar ist, mit einem eine Drucksteuerkammer, eine Einlaßkammer, eine Auslaßkammer, eine Ausgleichskamraer sowie eine die Einlaß- mit der Auslaßkammer verbindenden Gehäuseöffnung aufweisenden Gehäuse; mit einem in der Gehäuseöffnung angeordneten und sie in Schließstellung absperrenden Ventilkörper, der mit einem Kolbenteil mit einer durch den in der Ausgleichskammer herrschenden Druck beaufschlagten Fläche versehen ist.und dessen Öffnungshub zumindest teilweise von dem Druck in der Ausgleichskammer abhängt, sowie mit einem die Auslaßmit der Ausgleichskammer verbindenden Strömungskanal, in dem eine Drosselöffnung enthalten ist.The invention relates to a valve for braking force control in a vehicle brake system with an anti-lock braking system, in which, through intermittent valve actuation, a pressurized flow medium from a Pressure source can be fed to the brakes of the vehicle wheels, with a pressure control chamber, an inlet chamber, an outlet chamber, a compensating chamber and one connecting the inlet and outlet chambers Housing having a housing opening; with one arranged in the housing opening and it is in the closed position shut-off valve body with a piston part with a through the prevailing in the compensation chamber Pressurized surface is provided. And its opening stroke is at least partially dependent on the pressure in the Depends on the compensation chamber, as well as with a flow channel connecting the outlet to the compensation chamber, in which a throttle opening is included.
Bei einem solchen, aus der DT-OS 2 212 518 bekannten Ventil einer Fährzeugbremsanlage mit Antiblockiersystem sind die dem Bremsdruck enthaltende Auslaß-In such a valve, known from DT-OS 2 212 518, of a vehicle brake system with an anti-lock braking system are the outlet pressure containing the brake pressure
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kammer und die Ausgleichskammer über eine als Ausgleichsöffnung bezeichnete Drosselöffnung miteinander verbunden, über die sowohl beim Druckaufbau als auch bei der Entleerung die Druckluft strömen muß. Werden bei der bekannten Anlage die Bremsen erstmals betätigt, so beginnt sich der Druck der Ausgleichskammer relativ langsam aufzubauen, da die Füllung lediglich über die Ausgleichsöffnung stattfindet. In einigen Fällen, in denen die Bremse sehr häufig derart betätigt wird, daß das Antiblockiersystem wirksam wird, können sich Schwierigkeiten beim Druckaufbau ergeben. Bei der Bremsbetätigung steigt der Bremsdruck rasch an. Eine in der BremsSteueranlage enthaltene logische Schaltung stellt über einen Meßfühler ein bevorstehendes Radblockieren fest und entlastet die Bremsen, womit der Blockierzustand abgestellt oder vermieden wird. Danach werden die Bremsen wieder betätigt. Be:*· dieser Wiederbetätigung bildet der die Antiblockierfunktion der Bremsanlage steuernde Ausgleichsteil des Venfciles einen Knick in dem Verlauf des Bremsdruckanstieges aus, wobei die Anstiegsgeschwindigkeit des Ausgleichsdruckes durch die Drosselöffnung begrenzt ist. Der Ausgleichsdruck in dem zweiten Zyklus des Antiblockierbetriebes liegt merklich unter dem Höchstwert d<»s Bremsdrucks in dem ersten Zyklus. Damit ist die Bremskraft einer mit dem bekannten Steuerventil versehenen Bremsanlage insofern begrenzt, als der Anstieg des Bremsdruckes durch die Anstiegsgeschwindigkeit nach dem Knick gegeben ist. Chamber and the compensation chamber connected to each other via a throttle opening called a compensation opening, through which the compressed air must flow both during pressure build-up and during emptying. If the brakes are actuated for the first time in the known system, the pressure in the compensation chamber begins to build up relatively slowly, since the filling takes place only via the compensation opening. In some cases, in which the brake is applied very frequently so that the anti-lock braking system is effective, difficulties in building up pressure may arise. When the brake is applied, the brake pressure increases rapidly. A logic circuit contained in the brake control system detects an impending wheel lock via a sensor and relieves the brakes, whereby the locked state is switched off or avoided. The brakes are then applied again. Be: * · With this re-activation, the compensation part of the valve that controls the anti-lock function of the brake system forms a kink in the course of the increase in brake pressure, the speed of increase of the compensation pressure being limited by the throttle opening. The compensation pressure in the second cycle of the anti-lock operation is noticeably below the maximum value d <»s brake pressure in the first cycle. Thus, the braking force of a brake system provided with the known control valve is limited insofar as the increase in brake pressure is given by the rate of increase after the kink.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den beim Antiblockierbetrieb die Bremsen intermittierend betätigenden Druck so zu steuern, daß er sich möglichst eng dem idealen Bremsdruck anpaßt und damitThe invention is based on the object of the intermittent actuation of the brakes during anti-lock operation To control pressure so that it adapts as closely as possible to the ideal brake pressure and thus
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ein weicheres Bremsen und einen kürzeren Bremsweg ergibt.results in softer braking and a shorter braking distance.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in dem Strömungskanal ein in geöffneter Stellung einen parallel zu der Drosselöffnung liegenden Strömungsdurchlaß ergebendes Druckmodulierventil enthalten ist, das in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen der Auslaß- und der Ausgleichskammer betätigbar ist.This object is achieved according to the invention by that in the flow channel one lying in the open position parallel to the throttle opening Flow passage resulting pressure modulating valve is included, depending on a predetermined pressure difference between the outlet and the compensation chamber can be actuated.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 gekennzeichnet.Advantageous further developments of the invention are characterized in subclaims 2 to 8.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß ein zu großes überschwingen des Bremsdruckes über den idealen Wert vermieden und damit die beim Bremsen verbrauchte Druckluftmenge verringert wird. Das Druckmodulierventil des erfindungsgemäßen Steuerventils weist einen vorgegebenen Druckdifferenz entsprechenden Schwellenwert auf. Wenn der Druck in der Bremsdruckkammer den Druck in der Ausgleichskammer um einen Wert übersteigt, der größer als die vorgegebene Druckdifferenz ist, so öffnet das Druckmodulierventil und ermöglicht dem Druck in der Ausgleichskammer, dem ansteigenden Bremsdruck rasch zu folgen. Der Druck in der Ausgleichskammer liegt damit während des ersten Zyklus1 des Antiblockierbetriebes nie mehr als die vorgegebene Druckdifferenz (z.B. 25 psi) unter der Bremsdruckkurve. Der Knick in dem Druckverlauf während des zweiten Bremsbetätigungszyklus" liegt viel näher bei dem Höchstwert des ersten Zyklus', als es bei dem bekannten Ventil der Fall ist. Damit steuert das erfindungsgemäße Ventil die Wieder-' betätigung der Bremsen bei einem Druck der näher bei der Druckspitze liegt, die das Sperren bei dem ersten Zyklus bewirkt, wodurch der Bremsweg verkürzt und unstabile Zustände des Fahrzeugs verringert werden.The advantages of the invention are in particular that excessive overshoot of the brake pressure above the ideal value is avoided and the amount of compressed air consumed during braking is thus reduced. The pressure modulating valve of the control valve according to the invention has a threshold value corresponding to a predetermined pressure difference. If the pressure in the brake pressure chamber exceeds the pressure in the compensation chamber by a value which is greater than the predetermined pressure difference, the pressure modulating valve opens and enables the pressure in the compensation chamber to quickly follow the increasing brake pressure. The pressure in the compensation chamber is therefore never more than the specified pressure difference (eg 25 psi) below the brake pressure curve during the first cycle 1 of the anti-lock operation. The kink in the pressure curve during the second brake application cycle is much closer to the maximum value of the first cycle than is the case with the known valve Pressure peak that causes the lock on the first cycle, thereby shortening the braking distance and reducing unstable conditions of the vehicle.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown. Show it:
Fig. 1 ein Ausgleichs- und Steuerventil crem, der Erfindung in einer Schnittansicht in Verbindung mit einer schematischen Übersicht einer Antiblockier-Bremsanlage, Fig. 1 shows a balancing and control valve cream, the invention in a sectional view in connection with a schematic overview of an anti-lock brake system,
Fig. 2 bisFig. 2 to
Fig. 5 ein Druckmodulierventil des Ausgleichventils nach Fig. in mehreren während des Betriebes des Ausgleichsv©ntiles vorkommenden Strömungszuständen, in einem vergrößerten Ausschnitt entsprechend der Ansicht von Fig. 1 undFIG. 5 shows a pressure modulating valve of the compensation valve according to FIG. 1 in several during operation of the compensation valve occurring flow conditions, in an enlarged section according to the View of Fig. 1 and
Fig. 6 den zeitabhängigen Verlauf der Bremsdruckkurven in den einzelnen Kammern des Ausgleichsventils während des Betriebes, in einer Kurvendarstellung.6 shows the time-dependent course of the brake pressure curves in the individual chambers of the compensating valve during operation, in a curve display.
Aus Fig. 1 ist eine pneumatische Bremsanlage ersichtlich, die mit einem erfindungsgemäßen Ausgleichsventil ausgerüstet ist und die beispielsweise in einen Lastwagen eingebaut ist. Der ansonsten nicht dargestellte Lastwagen weist ein Rad 10 mit einer herkömmlichen Backenbremse 12 auf, 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, in dem Luft unter relativ hohem Druck gespeichert ist, und ein daran angeschlossenes Pedalventil 24. Das Ventil 24 wird vom Fahrer über ein Pedal betätigt, wobei die Menge der durch das Pedalventil 24 strömenden Luft dem Pedalweg proportional ist.From Fig. 1, a pneumatic brake system can be seen which is equipped with a compensating valve according to the invention and which is installed, for example, in a truck. The otherwise not shown truck has a wheel 10 with a conventional shoe brake 12 which is actuated via a brake cylinder 14. Of 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 includes a Compressed air tank 22, in which air is stored under relatively high pressure, and a pedal valve connected to it 24. The valve 24 is operated by the driver via a pedal, with the amount of the through the pedal valve 24 flowing air is proportional to the pedal travel.
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Ein Steuer- und Ausgleichsventil 30 gemäß der Erfindung ist in der Bremsanlage enthalten. Dieses Ventil 30 steht über eine Leitung 32 mit dem Druckluftbehälter 22 und über eine Leitung 34 mit der Druckkammer 20 des Bremszylinders 14 in Verbindung. Die Leitung 34 wird in aller Regel auch an einen Bremszylinder angeschlossen sein, der dem anderen auf der gleichen Achse wie das Rad angeordneten Rad zugeordnet ist. Das Ventil 30 ist über eine in der Zeichnung nur angedeutete Leitung 36 an das Pedalventil 24 angeschlossen.A control and compensation valve 30 according to the invention is included in the braking system. This valve 30 is via a line 32 to the compressed air tank 22 and via a line 34 to the pressure chamber 20 of the brake cylinder 14 in connection. The line 34 is usually also connected to a brake cylinder which is assigned to the other wheel arranged on the same axis as the wheel. The valve 30 is over a line 36, only indicated in the drawing, is connected to the pedal valve 24.
Die Bremsanlage umfaßt außerdem eine logische Antiblockierschaltung 38 sowie ein Blockierfühlergerät 40. Die logische Schaltung 38 und das Blockierfühlergerät 40 gehören nicht zum Gegenstand der Erfindung und werden deshalb nicht im einzelnen beschrieben. Die logische Schaltung 38 erhält Signale von dem Blockierfühler 40 und stellt entweder eine Blockierung oder das Bevorstehen einer Blockierun des Rades 10 fest und erzeugt ein Signal, das zur Betätigung des Ventiles 30 dient. Die logische Schaltung 38 kann auf verschiedene Art und Weise arbeiten, wobei sie entweder Drehzahldifferenzen oder Verzögerungen des Rades feststellt, die beide eine Blockierung oder eine bevorstehende Radblockierung anzeigen. Der Blockierfühler 40 kann ein elektromagnetisches Gerät sein und ein Signal erzeugen, das der Drehzahl des Rades 10 proportional ist und in der logischen Schaltung 38 verwertet wird.The braking system also includes an anti-lock logic circuit 38 and a blockage sensor device 40. The logic circuit 38 and the blockage sensor device 40 do not belong form the subject of the invention and are therefore not described in detail. The logic circuit 38 receives Signals from the obstruction sensor 40 and represents either obstruction or the impending obstruction of the wheel 10 and generates a signal which is used to actuate the valve 30. The logic circuit 38 can work in different ways, being either speed differences or decelerations of the wheel detects, both of which indicate a blockage or impending wheel blockage. The blocking sensor 40 may be an electromagnetic device and generate a signal proportional to the speed of the wheel 10 and is used in the logic circuit 38.
Das Steuerventil 30 arbeitet während der normalen Bremsbetätigung wie ein übliches Relais-Ventil; tritt jedoch eine Radblockierung ein, so arbeitet es als Bestandteil des Äntiblockiersystemes. Bei normaler Arbeitsweise, d^h. bei Fehlen eines Blockiersignales steuert das Ventil 30 den dem Bremszylinder 14 zugeführten Luftdruck proportional zu dem über das Pedalventil 24 zugeführten Luftdruck. Stellt dagegen der Blockierfühler 40 das Blockieren eines RadesThe control valve 30 operates like a conventional relay valve during normal brake actuation; occurs however a wheel lock, it works as part of the anti-lock system. In normal operation, i. E. in the absence of a blocking signal, the valve 30 controls the air pressure supplied to the brake cylinder 14 proportionally to the air pressure supplied via the pedal valve 24. If, however, the locking sensor 40 sets the locking of a wheel
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fest, so erzeugt die logische Schaltung 38 ein Blockiersignal, das auf das Ventil 30 übertragen wird. Das Ventil 30 sperrt dann die Luftzufuhr von dem Druckbehälter 22 zu dem Bremszylinder 14 ab und belüftet dabei gleichzeitig dessen Druckkammer 20. Wenn der Blockierzustand, der die Funktion der logischen Schaltung 38 ausgelöst hat, beendet worden ist, wird das Ventil 30 von neuem betätigt und sorgt dabei für einen schnellen Wiederanstieg des Bremsdruckes, und zwar bis zu einer Höhe, die unterhalb des Bremsdruckes des vorhergehenden Bremszyklus', d.h. unterhalb des Druckes, bei dem der Blockierzustand eingetreten ist, liegt. Im Anschluß daran wird der Bremsdruck allmählich weiter erhöht.fixed, the logic circuit 38 generates a blocking signal which is transmitted to the valve 30. The valve 30 then blocks the air supply from the pressure vessel 22 to the brake cylinder 14 and ventilates at the same time its pressure chamber 20. When the blocking condition, which triggers the function of the logic circuit 38 has ended, the valve 30 is actuated again and thereby ensures a rapid rise again the brake pressure, up to a level which is below the brake pressure of the previous brake cycle, i.e. below the pressure at which the blocking condition occurred. Following this, the brake pressure gradually increased further.
Das Ventil 30 ist in Fig. 1 in seinem nicht betätigten Zustand dargestellt. Es weist ein Gehäuse 42 auf, in dem fünf Hauptkammern enthalten sind, nämlich eine Steuerdruckkammer 44, eine Bremsdruck- oder Auslaßkammer 46, eine Hochdruck- oder Einlaßkammer 48, eine Ausgleichskammer 50 und eine Vorspannungskammer 52. Eine Steuermembran 54 trennt die Steuerkammer 44 von der Bremsdruckkammer 46, während die Steuerkammer 44 durch Kanäle 56, 58 und 60 mit der Leitung 36 verbunden ist.The valve 30 is shown in Fig. 1 in its non-actuated state. It has a housing 42 in which five main chambers are included, namely a control pressure chamber 44, a brake pressure or outlet chamber 46, a high pressure or inlet chamber 48, an equalization chamber 50 and a bias chamber 52. A control diaphragm 54 separates the control chamber 44 from the brake pressure chamber 46, while the control chamber 44 is connected to the line 36 through channels 56, 58 and 60.
Die Verbindung zwischen der Steuerkammer 44 und der Leitung 36 wird durch ein Dreiwege-Magnetventil 62 gesteuert. Das Magnetventil 62 enthält eine Wicklung 64, einen Anker 66 und eine Feder 67, die den Anker 66 in Richtung auf seine Schließstellung drückt, in der er eine Auslaßöffnung 68 verschließt.The connection between the control chamber 44 and the line 36 is controlled by a three-way solenoid valve 62. The solenoid valve 62 includes a winding 64, an armature 66 and a spring 67 that the armature 66 in Pushes towards its closed position, in which it closes an outlet opening 68.
Zum Steuern der Luftströmung zwischen der Hochdruckkammer und der Bremsdruckkammer 46 ist ein Ventilkörper vorgesehen, der aus einem Primärkolben 70 und einem Sekundärkolben 72 besteht. Der Primärkolben 70 weist einen Schaft auf, der durch eine Ventilöffnung 76 in die zwei KammernTo control the air flow between the high pressure chamber and the brake pressure chamber 46, a valve body is provided, that of a primary piston 70 and a secondary piston 72 exists. The primary piston 70 has a shaft which passes through a valve opening 76 into the two chambers
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46 und 48 ragt. Der Schaft 74 ist an seinem oberen, in der Kammer 46 befindlichen Ende mit einem Teller 78 versehen. Eine auf dem Schaft 74 angeordnete Ringdichtung 80 gibt in Zusammenwirkung mit einem die Öffnung 76 umfassenden Ringsitz 82 einen Ventilsitz. Das entgegengesetzte oder (in der Zeichnung) unten liegende Ende des Schaftes 74 ist in einer zylindrischen Ausnehmung 84 beweglich geführt und mit geeigneten Abdichtungen versehen, durch die verhindert wird, daß der in der Kammer herrschende Hochdruck das untere Ende des Schaftes 74 beaufschlagt. Der Schaft 74 ist entlang seiner Mittelachse mit einem Druckausgleichskanal 86 versehen, der an seinem einen Ende/uer Kammer 46 und an seinem anderen Ende in der Ausnehmung 84 mündet, die eine Ausgleichskammer bildet. 46 and 48 protrudes. At its upper end located in the chamber 46, the shaft 74 is provided with a plate 78 Mistake. An annular seal 80 arranged on the shaft 74 forms the opening 76 in cooperation with one comprehensive ring seat 82 a valve seat. The opposite or (in the drawing) bottom end the shaft 74 is movably guided in a cylindrical recess 84 and provided with suitable seals, which prevents the high pressure in the chamber from affecting the lower end of the shaft 74 applied. The shaft 74 is provided along its central axis with a pressure equalization channel 86, the at one end of chamber 46 and at the other The end opens into the recess 84, which forms a compensation chamber.
Der Sekundärkolben 72 weist einen Schaft 88 und einen Teller 89 auf. Der Schaft 88 ist in einer zu der Längsachse des Schaftes 74 koaxialen Bohrung verschiebbar geführt. Die sich axial benachbarten Enden der Schäfte 74 und 88 sind normalerweise durch eine schwache Schraubenfeder 90 voneinander getrennt, wobei ein Ende der Schraubenfeder 90 an dem Ende des Schaftes 88 anliegt und das andere Ende der Schraubenfeder 90 in einer Ausnehmung innerhalb des Endes des Schaftes 74 aufgenommen ist. Die Feder 90 drückt normalerweise den Sekundärkolben 72 nach unten und den Primärkolben nach oben.The secondary piston 72 has a shaft 88 and a Plate 89 on. The shaft 88 is guided displaceably in a bore that is coaxial with the longitudinal axis of the shaft 74. The axially adjacent ends of the shafts 74 and 88 are normally supported by a weak coil spring 90 separated from one another, one end of the helical spring 90 resting against the end of the shaft 88 and the other end of the coil spring 90 in a recess is received within the end of the shaft 74. The spring 90 normally pushes the secondary piston 72 down and the primary piston up.
Der Teller 89 des Sekundärkolbens 72 trennt die Ausgleichskammer 50 von der Vorspannungs- oder Vordruckkammer 52. Er 1st entlang seines Außenumfanges mit einer Dichtung versehen, die die beiden Kammern 50 und 52 gegeneinander abdichtet. Der Teller 89 weist vorzugsweise dieselbe wirksame Fläche wie der Teller 78 auf.The plate 89 of the secondary piston 72 separates the compensation chamber 50 from the preload or pre-pressure chamber 52. He 1st is provided with a seal along its outer circumference, which separates the two chambers 50 and 52 from one another seals. The plate 89 preferably has the same effective area as the plate 78.
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Eine Vorspannfeder 92 umfaßt den Schaft 88 in dem zur Ausgleichskammer 50 gehörenden Bereich und drückt den Teller 89 unter Vorspannung in Abwärtsrichtung. Ein in dem zu der Vorspannungskammer gehörenden Bereich enthaltener Anschlag/begrenzt die durch die Vorspannfeder bewirkte Bewegung des Sekundärkolbens 88.A biasing spring 92 includes the shaft 88 in the area belonging to the compensation chamber 50 and presses the Plate 89 under tension in the downward direction. One contained in the area belonging to the bias chamber Stop / limited by the preload spring caused movement of the secondary piston 88.
Die Vorspannkammer 52 ist durch einen Kanal 96 mit dem Einlaßkanal 56 verbunden. Eine in dem Kanal 96 enthaltene Blende 97 dosiert die durch ihn strömende Luftmenge.The preload chamber 52 is through a channel 96 with the Inlet channel 56 connected. A diaphragm 97 contained in the channel 96 meters the amount of air flowing through it.
Die Ausgleichskammer 50 steht in Verbindung mit einem Kanal 98 und die Bremsdruckkammer 46 in Verbindung mit einem Kanal 99. Die Kanäle 98 und 99 stehen über einThe compensation chamber 50 is in communication with a channel 98 and the brake pressure chamber 46 in communication with one channel 99. The channels 98 and 99 are above one
Druckmolulierventil 100 miteinander in Verbindung, das in seinem Aufbau und in seiner Wirkungsweise im folgenden näher erläutert wird. Zur Erläuterung der Arbeitsweise wird insbesondere auch auf die aus Fig. 6 ersichtlichen Kurven Bezug genommen.Druckmolulierventil 100 in connection with each other, the following in its structure and in its mode of operation is explained in more detail. To explain the mode of operation, reference is also made in particular to those shown in FIG. 6 Curves referenced.
Bevor die Bremse betätigt wird, nehmen die Einzelteile des Ventils 30 die aus Fig. 1 ersichtliche Lage ein. Zum Bremsen drückt der Fahrer das Pedal 26 nieder und betätigt dabei das Pedalventil 24, wonach Druckluft von dem Druckluftbehälter 22 über die Leitung 36, die Kanäle 56 und 58, das normalerweise geöffnete Ventil 62 und den Kanal in die Steuerkammer 44 fließt. Der Druck in der Steuerkammer 44 steigt schnell an und drückt auf die Membran 54, so daß der Primärkolben 70 abwärts bewegt wird und dabei die Dichtung 80 von dem Ventilsitz 82 abhebt. Danach kann unter hohem Druck stehende Luft von der Hochdruckkammer in die Bremsdruckkammer 46 fließen.Before the brake is actuated, the individual parts of the valve 30 assume the position shown in FIG. To the Braking, the driver depresses the pedal 26 and actuates the pedal valve 24, after which compressed air from the Air reservoir 22 via line 36, channels 56 and 58, normally open valve 62 and channel flows into the control chamber 44. The pressure in the control chamber 44 rises rapidly and presses on the diaphragm 54, so that the primary piston 70 is moved downwards and the seal 80 is lifted from the valve seat 82 in the process. After that you can high pressure air flows into the brake pressure chamber 46 from the high pressure chamber.
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Die Druckluft strömt von der Kanuner 46 über die Leitung 34 in die Druckkammer 20 des Bremszylinders 14 und beaufschlagt die Membran 16, wodurch der Kolben 18 verschoben wird und die Bremsen betätigt werden. Nachdem die Bremsen anliegen, steigt der Druck in der Bremsdruckkammer 46 rasch an und beginnt der durch den Druck in der Steuerkammer 44 verursachten, auf den Primärkolben 70 einwirkenden, abwärts gerichteten Kraft entgegenzuwirken. Sobald der Druck in der Kammer 46 den Druck der Steuerkammer 44 erreicht hat, so nähern sich die auf dem Primärkolben 70 wirkenden resultierenden Kräfte einem Gleichgewichtszustand und die Feder 9O kann den Primärkolben 70 wieder aufwärts bewegen, bis die Dichtung 80 an dem Ventilsitz 82 anliegt und damit den Zustrom weiterer Druckluft von der Hochdruckkammer in die Bremsdruckkammer 46 unterbricht.The compressed air flows from the Kanuner 46 via the line 34 in the pressure chamber 20 of the brake cylinder 14 and acts on the membrane 16, whereby the piston 18 is moved and the brakes are applied. After the brakes are applied, the pressure in the brake pressure chamber increases 46 rapidly and begins the pressure caused by the pressure in the control chamber 44 on the primary piston 70 acting, downward force to counteract. As soon as the pressure in the chamber 46 has reached the pressure of the control chamber 44, so approach the resulting forces acting on the primary piston 70 a state of equilibrium and the spring 9O can move the primary piston 70 upwards again until the seal 80 rests against the valve seat 82 and thus interrupts the flow of further compressed air from the high pressure chamber into the brake pressure chamber 46.
In dem Fall, daß der Fahrer das Pedal 26 weiter niederdrückt, wird der Steuerkammer 44 zusätzliche Druckluft zugeführt und damit der Primärkolben 70 erneut abwärts bewegt; damit wird das Ventil 80, 82 wieder geöffnet und läßt zusätzliche Druckluft solange in die Bremsluftkammer 46 strömen, bis die auf die Steuermembran 54 und den Primärkolben 70 einwirkenden Druckkräfte wieder, wie oben beschrieben, den Gleichgewichtszustand erreichen, wonach das Ventil 80, 82 selbsttätig schließt. Während dieses Arbeitszyklus1 strömt die von dem Pedalventil 2 kommende Druckluft auch durch die Blendenöffnung 97 und den Kanal 96 in die Vordruckkammer 52.In the event that the driver depresses the pedal 26 further, the control chamber 44 is supplied with additional compressed air and thus the primary piston 70 is moved down again; thus the valve 80, 82 is opened again and allows additional compressed air to flow into the brake air chamber 46 until the pressure forces acting on the control diaphragm 54 and the primary piston 70 reach the state of equilibrium again, as described above, after which the valve 80, 82 closes automatically . During this working cycle 1 , the compressed air coming from the pedal valve 2 also flows through the orifice 97 and the channel 96 into the pre-pressure chamber 52.
Gleichzeitig gelangt die Druckluft von der Bremsdruckkammer 46 über den Kanal 99, das Modulierventil 100 und den Kanal 98 in die Ausgleichskammer 50. Das Modulierventil 1OO (vergl. Fig. 2) weist ein Gehäuse 102 auf, das innerhalb eines erweiterten Teiles des Kanales 99 an-At the same time, the compressed air comes from the brake pressure chamber 46 via the channel 99, the modulating valve 100 and the channel 98 into the equalization chamber 50. The modulating valve 100 (see FIG. 2) has a housing 102 which within an extended part of the channel 99
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geordnet ist und an der Steuermembran 54 anliegt. Das Gehäuse 102 weist oben eine kleine Entnahmeöffnung 104 und eine erheblich größere Schnellauslaßöffnung 106 auf, die strömungsmäßig parallel zueinander liegen. Die Schnellauslaßöffnung 106 ist so ausgelegt, daß sie, zumindest theoretisch, der von dem Kanal 99 in den Kanal 98 fließenden Strömung einen Widerstand entgegensetzt, der nicht größer als der Widerstand in den Kanälen selbst ist, so daß der Ausgleichsdruck in Richtung auf den Bremsdruck ansteigen kann. In einem ausgeführten Ausführungsbeispiel weist die Schnellauslaßöffnung 106 einen Durchmesser von etwa 0,63 cm und die Entnahmeöffnung 104 einen Durchmesser von etwa 0,11 cm auf, woraus sich ein Verhältnis der Strömungsquerschnitte der öffnung 106 zu dem der öffnung 104 von etwa 36:1 ergibt. Durch Versuche ist ermittelt worden, daß die Strömungsquerschnitte ein Verhältnis von mindestens 5:1 aufweisen sollten.is ordered and rests against the control membrane 54. The housing 102 has a small removal opening 104 at the top and a significantly larger rapid exhaust port 106 which are fluidically parallel to one another. The quick exhaust port 106 is designed so that it, at least in theory, that of the channel 99 into the channel 98 opposes a resistance to the flowing stream which is not greater than the resistance in the canals themselves is, so that the equalizing pressure can increase in the direction of the brake pressure. In one embodiment, the quick exhaust port 106 has a diameter of about 0.63 cm and the discharge opening 104 has a diameter of about 0.11 cm, from which a ratio the flow cross-section of the opening 106 to that of the opening 104 is approximately 36: 1. It is determined through tests that the flow cross-sections should have a ratio of at least 5: 1.
In dem Gehäuse 102 ist ein Ventilkörper 108 beweglich geführt, der durch eine Feder 110 in Richtung auf seine normalerweise geschlossene, aus Fig. 2 ersichtliche Stellung gedrückt wird. Die Feder 110 liegt an der oberen Fläche einer Haltescheibe 112 an, die in einer (in der Zeichnung nicht dargestellten) in die Innenfläche des Gehäuses 102 eingearbeitete Ringnut aufgenommen ist. In dem erwähnten Ausführungsbeispiel bewirkt die Feder 110 einen Druck von etwa 25 psi (172 χ 1O Pa). Damit kann erst dann, wenn der Druck in der Bremsdruckkammer 46 mindestens 25 psi (172 χ 10 Pa) höher als der Druck in der Ausgleichskammer 50 ist, der Modulier-Ventilkörper 108 unter Überwindung der Federkraft nach unten gedrückt werden und dabei den Durchfluß durch die Schnellauslaßöffnung 106 freigeben. In der ganzen sonstigen Betriebszeit, eineschließlich des "Bremsbetätigungs"-Teiles des Arbeitszyklus1, muß die Luft (wie durch einen Pfeil angedeutet) durch die Entnahmeöffnung 104 und danach durchA valve body 108 is movably guided in the housing 102 and is pressed by a spring 110 in the direction of its normally closed position shown in FIG. 2. The spring 110 rests on the upper surface of a retaining disk 112 which is received in an annular groove (not shown in the drawing) machined into the inner surface of the housing 102. In the mentioned embodiment, the spring 110 causes a pressure of about 25 psi (172 χ 10 Pa). Thus, only when the pressure in the brake pressure chamber 46 is at least 25 psi (172 χ 10 Pa) higher than the pressure in the equalization chamber 50, the modulating valve body 108 can be pressed downwards by overcoming the spring force and thereby the flow through the Unlock quick exhaust port 106. During all of the remaining operating time, including the "brake actuation" part of duty cycle 1 , the air must (as indicated by an arrow) through the discharge opening 104 and thereafter
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eine Öffnung in der Steuermembran 54 in den Kanal 98 strömen. Die kleine Entnahmeöffnung 104 drosselt die durch die Kanäle 88 und 99 fließende Luftströmung und erst dann, wenn die Druckdifferenz ausreicht, um den Ventilkörper 108 anzuheben, ermöglicht die Schnellauslaßöffnung eine Umströmung der Entnahmeöffnung 104, wobei dann im wesentlichen die gesamte Luftströmung durch die Schnellauslaßöffnung 106 fließt.an opening in the control diaphragm 54 into the channel 98 stream. The small extraction opening 104 throttles the air flow flowing through the channels 88 and 99 and only when the pressure difference is sufficient to lift the valve body 108 does the rapid discharge opening enable a flow around the removal opening 104, in which case essentially the entire air flow flows through the quick exhaust port 106.
Da der Druck in der Ausgleichskammer 50 im wesentlichen gleich dem in der Vordruckkammer 52 aufgebauten Druck ist, gewährleistet die Vorspannfeder 92, daß der Sekundärkolben 72 gegen den Anschlag 94 in Anlage bleibt.Since the pressure in the equalization chamber 50 is essentially the same as the pressure built up in the pre-pressure chamber 52 is, the biasing spring 92 ensures that the secondary piston 72 remains against the stop 94 in contact.
Wenn der Fahrer das Pedal 26 frei-gibt, entweicht der Druck aus der Steuerkammer 44 rückwärts über das normalerweise offene Magnetventil 62 und wird über das Pedalventil 2 4 in die Atmosphäre abgelassen. Das Ablassen oder Entlüften der in der Steuerkammer 44 enthaltenen Druckluft führt zu einem Ungleichgewicht der auf die Membran 5 4 und auf den Ventilteller 78 einwirkenden Drücke. Der in der Bremsdruckkammer 46 herrschende höhere Druck wirkt auf die Unterseite der Membran 5 4 ein und hebt sie von einer Ringfläche 120 ab. Dadurch wird eine Verbindung zwischen der Bremsdruckkammer 46 und einem Auslaßkanal 122 hergestellt, über den die Kammer 46 und der Bremszylinder 14 in die Atmosphäre entlüftet werden.When the driver releases the pedal 26, the pressure from the control chamber 44 escapes backwards via the normal open solenoid valve 62 and is released into the atmosphere via the pedal valve 2 4. That Draining or venting the compressed air contained in the control chamber 44 leads to an imbalance in the pressures acting on the membrane 5 4 and on the valve disk 78. The prevailing in the brake pressure chamber 46 higher pressure acts on the underside of the membrane 5 4 and lifts it off an annular surface 120. This creates a connection between the brake pressure chamber 46 and an outlet channel 122, via the chamber 46 and the brake cylinder 14 are vented to the atmosphere.
Bei Entlüftung der Steuerkammer 44 wird auch der in der Vordruckkammer 52 herrschende Druck über den Kanal 96 und die Drosselöffnung 97 abgelassen. In ähnlicher Weise wird der in der Ausgleichskammer 50 herrschende DruckWhen the control chamber 44 is vented, the pressure prevailing in the pre-pressure chamber 52 is also released via the channel 96 and the orifice 97 drained. The pressure prevailing in the compensation chamber 50 is similarly
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rückwärts über den Kanal 98 und durch die Entnahme-Öffnung 104, wie in Fig. 3 durch Pfeile angedeutet, abgelassen. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß, solange die Druckluft in der in Fig. 3 dargestellten Richtung durch das Druckmodulierventil 100 fließt, der Ventilkörper 108 an dem Gehäuse 102 druckdicht anliegend bleibt und dabei die Schnellauslaßöffnung 106 verschlossen hält.backwards over the channel 98 and through the removal opening 104, as indicated by arrows in FIG. 3, drained. It can be seen without further ado that, as long as the compressed air flows through the pressure modulating valve 100 in the direction shown in FIG. 3, the valve body 108 remains pressure-tight on the housing 102 and the quick outlet opening 106 keeps locked.
Während des Ausgleichsbetriebes, d.h. solange die Antiblockiersteuerung wirksam ist, wird das erfindungsgemäße Steuer- und Ausgleichsventil 30 zyklisch oder mehrfach betätigt, wobei es die Bremsen abwechselnd entlastet und wieder betätigt. Dabei umfaßt jeder Arbeitszyklus des Ventils 30 eine erste Bremsbetätigung, eine Bremsentlastung und eine zweite oder sekundäre Bremsbetätigung.During the compensation operation, i.e. as long as the anti-lock control is effective, the inventive Control and compensation valve 30 is actuated cyclically or several times, with the brakes alternating relieved and actuated again. Each working cycle of the valve 30 includes a first brake actuation, a brake relief and a second or secondary brake application.
Vor der näheren Erläuterung der Funktion des Ventiles in den einzelnen Betriebsarten wird anhand von Fig. 6 der Druckverlauf in den verschiedenen Kammern des Ventils 30 in Abhängigkeit von der Zeit erläutert. Der Druckverlauf in der Ausgleichskammer 50 und in der Vorspannkammer 52 sind so, wie sie bei Vorhandensein des Druckmodulierven tiles 100 verlaufen, mit strich-punktierten Linien dargestellt, während ihr Verlauf bei fehlendem Druckmodulierventil mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Soweit in der folgenden Beschreibung nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, wird der Betrieb mit dem Druckmodulierventil 100 erläutert. Die "Bremsdruck"-Kurve stellt den Verlauf des Luftdruckes in der Bremsdruckkammer 46 während der Arbeitszyklen des Ventils dar. Der Druck in der Kammer 46 steigt während der erstenBefore the function of the valve in the individual operating modes is explained in more detail, FIG. 6 the pressure curve in the various chambers of the valve 30 is explained as a function of time. The pressure curve in the compensation chamber 50 and in the prestressing chamber 52 are as they are in the presence of the Druckmodulierven tiles 100 run, shown with dash-dotted lines, while their course with missing Pressure modulating valve is shown in dashed lines. Unless expressly stated in the following description otherwise indicated, the operation with the pressure modulating valve 100 will be explained. The "brake pressure" curve represents the course of the air pressure in the brake pressure chamber 46 during the working cycles of the valve. The pressure in chamber 46 increases during the first
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Bremsbetätigung rasch an und übersteigt bei einem Blockieren der Fahrzeugräder den idealen Bremsdruck um einen beachtlichen Betrag. Infolgedessen erregt die logische Schaltung 38 das Magnetventil 62 und läßt dadurch den Bremsdruck absinken. Der Druck in der Kammer 46 sinkt schnell ab, bis die logische Schaltung 38 das Magnetventil 42 wieder entregt und der Bremsdruck wieder aufgebracht wird. Während der ersten Stufe oder des ersten Teils des Wiederbetätigungs-Zyklus1 steigt der Druck in der Kammer 46 schnell an, bis die Antiblockier- oder Ausgleichwirkung des Ventiles 30 eintritt. Dieser Punkt des Zyklus ist durch den Knick K in der Bremsdruckkurve gekennzeichnet. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die zweite Stufe, in welcher der Druck in der Kammer 46 mit einem viel geringerem Anstieg zunimmt, bis erneut ein bevorstehendes Blockieren durch die logische Schaltung 38 festgestellt wird und das Ventil 30 erneut angesteuert wird. Der Zweistufen- oder Knickeffekt in dem Verlauf der Bremskammer-Druckkurve erhöht die Wirksamkeit der Bremsung in zweifacher Weise: erstens, indem der für die Wiederbetätigung erforderliche Anfangsdruck rasch ansteigen kann und damit die effektive Bremskraft so schnell wie möglich wieder aufgebaut wird, und zweitens, indem der "überschwing-Druck" verringert wird, woraus wiederum eine Verkleinerung der Anzahl der Antiblockierzyklen folgt, die erforderlich sind, um das Fahrzeug weich und kontrolliert zum Halten zu bringen und wodurch andererseits der Druckluftverbrauch verkleinert wird.Brake actuation increases rapidly and, if the vehicle wheels lock, exceeds the ideal brake pressure by a considerable amount. As a result, the logic circuit 38 energizes the solenoid valve 62 and thereby allows the brake pressure to drop. The pressure in the chamber 46 drops rapidly until the logic circuit 38 de-energizes the solenoid valve 42 again and the brake pressure is reapplied. During the first stage or the first part of the re- actuation cycle 1 , the pressure in the chamber 46 increases rapidly until the anti-blocking or counterbalancing action of the valve 30 occurs. This point of the cycle is marked by the kink K in the brake pressure curve. At this point in time the second stage begins, in which the pressure in the chamber 46 increases with a much smaller increase until an impending blockage is again detected by the logic circuit 38 and the valve 30 is activated again. The two-stage or kink effect in the course of the brake chamber pressure curve increases the effectiveness of the braking in two ways: firstly, because the initial pressure required for re-actuation can increase rapidly and thus the effective braking force is built up again as quickly as possible, and secondly, by the "overshoot pressure" is reduced, which in turn results in a reduction in the number of anti-lock cycles required to bring the vehicle to a smooth and controlled stop and, on the other hand, reduces compressed air consumption.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Ventiles 30 sei nun angenommen, daß der durch Betätigung des Pedalventiles 2 4 erzeugte Steuerdruck 60 psi (414 χ 1O Pa) beträgt, während der für die Blockierung des Rades 10 erforderliche Druck 30 psi (207 χ 106 Pa) beträgt. Während der anfänglichen Bremsbetätigung führt das Ventil 30 demTo explain how the valve 30 works, it is now assumed that the control pressure generated by actuating the pedal valve 2 4 is 60 psi (414 10 Pa), while the pressure required to lock the wheel 10 is 30 psi (207 χ 10 6 Pa). amounts to. During the initial brake application, the valve 30 leads to the
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Bremszylinder 14 Druckluft zu. Der Druck in der Steuerkairaner 44 steigt, wie aus Fig. 6 ersichtlich, schnell auf 60 psi (414 χ 10 Pa) an und der Druck in der Bremsdruckkammer 46 steigt ebenfalls auf einen erheblich über dem idealen Bremsdruck von 30 psi (207 χ 10 Pa) liegenden Wert an. Dadurch wird eine Radblockierung eingeleitet und durch die logische Schaltung 3 8 festgestellt, die ihrerseits das Magnetventil 62 erregt. Bei Betätigung des Magnetventiles 62 arbeitet das Ventil 30 folgendermaßen: der Anker 66 bewegt sich abwärts, verschließt die Verbindung von dem Einlaßkanal 58 zu der Steuerkanuner 44 und läßt den Druck in dieser Kammer durch die Auslaßöffnung 6 8 in die Atmosphäre entweichen, womit die Dichtung 80, wie vorstehend erläutert, an dem Ventilsitz 82 aufsitzen kann. Damit ist die Bremsdruckkammer 46 von dem Druckluftbehälter 22 getrennt. Da jedoch das Pedalventil 2 4 weiterhin betätigt bleibt, bleibt die Vorspannkanutier über die Drosselöffnung 97 mit dem Druckluftbehälter 22 in Verbindung, so daß der Druck in der Vorspannkammer 52 weiterhin ansteigt, während die Bremsen entlastet werden. Der Druck in der Ausgleichskammer 5O steigt ebenfalls während eines kurzen Zeitintervalls an, bis durch die Entlüftung der Bremsdruckkammer 46 der Druck in dieser auf ein Niveau abgefallen ist, das unter dem Druck der Ausgleichskammer 50 liegtf wonach der Druck in dieser Kammer abzufallen beginnt. Durch das sich dabei ergebende Ungleichgewicht der auf den Teller 89 wirkenden Drücke wird der Sekundärkolben 72 gegen die Kraft der Federn 9o und 92 aufwärts bewegt und kommt zur Anlage am unteren Ende des Primärkolbens 70. Nach dem Ablassen des Druckes in der Bremsdruckkammer 46 steigt die Drehzahl des Rades 10 wieder an und die logische Schaltung 38 entregt das Magnetventil 62, wodurch die Steuerdruckkammer 44 wieder mit dem über das Pedalventil 24 zugeführten Luftdruck in Verbindung kommt. Hierbei steigt der Druck in der Steuerkammer 44 erneut sehr schnell auf das durchBrake cylinder 14 compressed air to. As can be seen from FIG. 6, the pressure in the control kairaner 44 rises rapidly to 60 psi (414 10 Pa) and the pressure in the brake pressure chamber 46 also rises to a considerably higher level than the ideal brake pressure of 30 psi (207 χ 10 Pa) ) lying value. As a result, a wheel lock is initiated and determined by the logic circuit 38, which in turn energizes the solenoid valve 62. When the solenoid valve 62 is actuated, the valve 30 works as follows: the armature 66 moves downwards, closes the connection from the inlet channel 58 to the control channel 44 and lets the pressure in this chamber through the outlet opening 6 8 escape into the atmosphere, whereby the seal 80 , as explained above, can sit on the valve seat 82. The brake pressure chamber 46 is thus separated from the compressed air tank 22. However, since the pedal valve 2 4 continues to be actuated, the pre-tensioning cannulaer remains connected to the compressed air tank 22 via the throttle opening 97, so that the pressure in the pre-tensioning chamber 52 continues to rise while the brakes are relieved. The pressure in the compensation chamber 5O also increases during a short time interval, to through the vent of the brake pressure chamber 46 of the pressure has dropped in this on a level that is below the pressure of the equalizing chamber 50 f after which the pressure begins to drop in this chamber. Due to the resulting imbalance of the pressures acting on the plate 89, the secondary piston 72 is moved upwards against the force of the springs 9o and 92 and comes into contact with the lower end of the primary piston 70. After the pressure in the brake pressure chamber 46 has been released, the speed increases of the wheel 10 on again and the logic circuit 38 de-energizes the solenoid valve 62, whereby the control pressure chamber 44 comes back into connection with the air pressure supplied via the pedal valve 24. Here, the pressure in the control chamber 44 rises again very quickly to the through
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das Pedalventil 24 festgelegte Druckniveau an. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das Ventil 30 in der ersten Stufe seines Wiederbetätigungs-Betriebes, in welcher der in Abwärtsrichtung auf den Primärkolben 70 einwirkende Druck das Ventil 80, 82 öffnet und Druckluft von der Hochdruck- oder Einlaßkammer 48 in die Bremsdruckkammer 46 fließen läßt. Der Bremsdruck in dieser Kammer steigt rasch an, bis die in den verschiedenen Kammern herrschenden Drücke in Verbindung mit der Feder 92 das Ventil 80, 82 wieder schliessen, woraus sich der Knick K ergibt.the pedal valve 24 at a specified pressure level. At this point the valve 30 is in the first stage of its re-activation operation, in which the pressure acting in the downward direction on the primary piston 70 opens the valve 80, 82 and compressed air from the high pressure or inlet chamber 48 can flow into the brake pressure chamber 46. The brake pressure in this chamber rises rapidly until the pressures prevailing in the various chambers are in connection close the valve 80, 82 again with the spring 92, from which the kink K results.
Uährenri dieser vorstehend beschriebenen ersten Bremsbetätigung erfüllt das Modulierventil 100 seine Primärfunktion. Aus Figur 6 lässt sich ersehen, dass während des anfänglichen Druckaufbaues in der Bremsdruckkammer der Druck in dieser Kammer steiler als in der Ausgleichskammer 50 ansteigt, und zwar bis eine genügend grosse Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern erreicht ist, um die Vorspannkraft der Feder 110 zu überwinden. Ist dies, wie aus Figur 4 ersichtlich, geschehen, so drückt die Druckluft in dem Kanal 99 den Ventilkörper nach unten, wonach sie durch die Schnellauslassöffnung 106 des Modulierventils 100 hindurchströmen kann. Eine Strömung durch die Entnahmeöffnung 104 allein würde nicht genügen, um den Druck in der Ausgleichskammer 50 so schnell wie in der Bremsdruckkammer 46 zu erhöhen .Ueternri of this first brake application described above the modulating valve 100 fulfills its primary function. From Figure 6 it can be seen that during of the initial pressure build-up in the brake pressure chamber, the pressure in this chamber is steeper than in the compensation chamber 50 increases until a sufficiently large pressure difference is reached between the two chambers, to overcome the biasing force of the spring 110. If this has happened, as can be seen from FIG. 4, then so the compressed air in the channel 99 pushes the valve body downwards, after which it passes through the quick release opening 106 of the modulating valve 100 can flow through. A flow through the extraction port 104 alone would not be sufficient to increase the pressure in the equalization chamber 50 as quickly as in the brake pressure chamber 46 to increase.
Wie wiederum aus Figur 6 ersichtlich, ist der Ausgleichsdruck am Ende der ersten Bremsbetätigung wesentlich höher als der Bremsdruck. Der schnelle Druckabfall bei zu grosser Differenz zwischen den Drücken in den Kanälen 98 und 99 (grosser als 25 psi - 172 χ 10 Pa-As can again be seen from FIG. 6, the equalizing pressure at the end of the first brake actuation is essential higher than the brake pressure. The rapid pressure drop when the difference between the pressures in the Channels 98 and 99 (greater than 25 psi - 172 χ 10 Pa-
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in dem Ausführungsbeispiel) ergibt bei vorhandenem Modulierventil 100 einen erheblich höheren Ausgleichsdruck, als wenn das Modulierventil 100 nicht vorhanden ist. Ausserdem wird es durch das Modulierventil 100 ermöglicht, ein vorgegebenes Verhältnis zwischen dem Ausgleichsdruck und dem Bremsdruck aufrecht zu erhalten.in the exemplary embodiment) results in a considerably higher equalizing pressure when the modulating valve 100 is present, than when the modulating valve 100 is absent. It is also controlled by the modulating valve 100 enables a predetermined ratio between the compensation pressure and the brake pressure to maintain.
Die Art und Weise,in welcher das Ventil 30 den Knick K im dem Druckverlauf bewirkt, kann am besten durch eine Betrachtung der auf den Primärkolben 70 und auf den Sekundärkolben 72 wirkenden Kräfte beschrieben werden. Zu dem Zeitpunkt,zu dem das Magnetventil 72 entregt wird und die erste Stufe des Druckanstiegs beginnt, herrschen in den verschiedenen Kammern (vergleiche Figur 6) angenähert folgende Drücke:The manner in which the valve 30 closes the kink K in the pressure curve can best be seen by considering the on the primary piston 70 and on the Secondary piston 72 acting forces are described. At the time the solenoid valve 72 is de-energized and the first stage of the pressure increase begins, prevail in the various chambers (cf. Figure 6) approximate the following pressures:
Steuerkammer: 60 psi (414 χ 10 Pa) Vorspannkammer: 60 psi (414 χ 10 Pa) Ausgleichskammer: 25 psi (172 χ 10 Pa) Bremsdruckkammer: 4 psi (28 χ 10 Ba)Control chamber: 60 psi (414 χ 10 Pa) Preload chamber: 60 psi (414 χ 10 Pa) Compensation chamber: 25 psi (172 χ 10 Pa) Brake pressure chamber: 4 psi (28 χ 10 Ba)
Zusätzlich zu den sich hieraus ergebenden Kräften wirkt die Vorspannkraft der Feder 92 auf den Sekundärkolben 72. Die Federkonstante der Feder 92 wird so gewählt, dass sie eine Vorspannkraft ausübt, die einem in der Ausgleichskammer 50 herrschenden vorgegebenen Druck entspricht. Als Beispiel sei sie so gewählt-, dass sie einem Druck von 8 psi (55 χ 10 Pa) in der Kammer 50 entspricht.In addition to the resulting forces, the pre-tensioning force of the spring 92 acts on the secondary piston 72. The spring constant of the spring 92 is selected such that it exerts a pre-tensioning force which corresponds to a predetermined pressure prevailing in the compensation chamber 50. As an example, it is so gewählt- that they a pressure of 8 psi (55 χ 10 Pa) i n the chamber 50 corresponds.
Der auf den Membran 5 4 einwirkende resultierende Druck multipliziert mit der wirksamen Fläche (Ae) des Tellers 88 ergibt die resultierenden abwärts gerichtete Kraft an dem Primärkolben 70. Da derThe resulting pressure acting on the membrane 5 4 multiplied by the effective area (Ae) of the plate 88 gives the resulting downward force on the primary piston 70. Since the
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Sekundärkolben 72 im Eingriff mit dem Primärkolben steht, müssen die auf ihn wirkenden Kräfte ebenfalls berücksichtigt werden. Die auf dem Sekundärkolben wirkende Druckdifferenz multipliziert mit seiner wirksamen Fläche (die gleich der wirksamen Fläche des Primärkolbens 70 ist) , ergibt die an dem Sekundärkolben wirkende Gesamtkraft.Secondary piston 72 is in engagement with the primary piston, the forces acting on it must also must be taken into account. The pressure difference acting on the secondary piston multiplied by its effective one Area (which is equal to the effective area of the primary piston 70) gives that on the secondary piston acting total force.
Somit wirken auf die Teller 78 und 89 der beiden Kolben 70 und 72 folgende Gesamtkräfte ein, wobei Kräfte in Öffnungsrichtung positiv und Kräfte in Schliessrichtung negativ gezählt werden:Thus, the following total forces act on the plates 78 and 89 of the two pistons 70 and 72, with Forces in the opening direction are counted as positive and forces in the closing direction are counted as negative:
res primär sekundärres primary secondary
= (60-4)· Ae + (25+8-6O)-Ae = (56-27)· Ae= (60-4) • Ae + (25 + 8-6O) -Ae = (56-27) • Ae
Aus dieser Analyse ist ersichtlich, dass das Ventil sich abwärts bewegt und die zum Bremsen erforderliche Druckluft durchströmen lässt, wobei sich der gewünschte anfängliche rasche Druckanstieg ergibt.From this analysis it can be seen that the valve is moving downward and that necessary to brake Can compressed air flow through, resulting in the desired initial rapid pressure increase.
Wenn die Kammer 46 mit Druck beaufschlagt wird und dieser Druck ansteigt, so beginnt er auf den Primärkolben 70 in Aufwärtsrichtung und entgegen der von dem Druck in der Steuerkammer 44 herrührenden, abwärts gerichteten Kraft zu wirken. Gleichzeitig steigt der Druck in der Ausgleichskammer 50 an. Schliesslich erreichen die Drücke in den Kammern Werte, die eine aufwärts gerichtete, auf den Primärkolben 70 einwirkende Kraft zur Folge haben, die ihn in seine Schließstellung bewegen und damit den Knick K bewirken. Wie aus Figur 6 ersichtlich, tritt der Knick K nach etwa 0,43 see Bremszeit auf, zu welcher ZeitWhen the chamber 46 is pressurized and that pressure increases, it begins to hit the primary piston 70 in the upward direction and against that resulting from the pressure in the control chamber 44, downward directed force to act. At the same time, the pressure in the equalization chamber 50 increases. In the end the pressures in the chambers reach values that an upwardly directed, acting on the primary piston 70 Result in force that move it into its closed position and thus cause the kink K. As can be seen from FIG. 6, the kink K occurs after about 0.43 seconds of braking time, at which time
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in den verschiedenen Kammern folgende Drücke herrschen:the following pressures prevail in the various chambers:
Steuerkammer: 60 psi (414 χ 10 Pa) Vorspannkammer: 60 psi (414 χ 10 Pa) Bremsdruckkammer: 30 psi (207 χ 10 Pa) Ausgleichskammer: 23 psi (159 χ 10 Pa) Feder: 8 psi (55 χ 106 Pa)Control chamber: 60 psi (414 χ 10 Pa) Preload chamber: 60 psi (414 χ 10 Pa) Brake pressure chamber: 30 psi (207 χ 10 Pa) Compensation chamber: 23 psi (159 χ 10 Pa) Spring: 8 psi (55 χ 10 6 Pa )
Die auf das Ventil, d.h. auf den Primär-/Sekundärkolben 70, 72 wirkende resultierende Kraft beträgt somit:The resulting force acting on the valve, i.e. on the primary / secondary piston 70, 72 is Consequently:
F = (60-30). Ae + (23+8-60). AeF = (60-30). Ae + (23 + 8-60). Ae
ic Sic S
= (30-29)· Ae= (30-29) Ae
Die resultierende Kraft ist somit nach oben gerichtet und drückt das Ventil aufwärts in Schließstellung oder annähernd in Schließstellung.The resulting force is thus directed upwards and pushes the valve upwards into the closed position or almost in the closed position.
Die zweite Stufe des Anstiegs der Bremsdruckkurve wird von der Strömung durch die kleine Entnahmeöffnung 104 und den an dieser öffnung entstehenden Druckverlust bestimmt (vergl. hierzu Figur 5). Der Druck in der Bremskammer 46 übersteigt den in der Ausgleichskammer 50 um eine geringere Differenz, als die, die zum Abheben des Ventilkörpers 108 erforderlich ist. Somit ist zu dem Zeitpunkt, zu dem der Ventilsitz 80, 82 geschlossen ist, wie es dem Knick K entspricht, der Ventilkörper 108 in seine Schließstellung gedrückt und sperrt dabei die Schnellauslaßöffnung 108 ab. Infolgedessen entweicht der Druck in der Bremsdruckkammer 46 weiterhin durch dieThe second stage of the increase in the braking pressure curve is caused by the flow through the small extraction opening 104 and determines the pressure loss occurring at this opening (see FIG. 5 in this regard). The pressure in the brake chamber 46 exceeds that in the compensation chamber 50 by a smaller difference than that which to lift off the valve body 108 is required. Thus, at the time when the valve seat 80, 82 is closed, as corresponds to the kink K, the valve body 108 in its Pressed closed position and thereby blocks the quick outlet opening 108. As a result, the escapes Pressure in the brake pressure chamber 46 continues through the
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kleine Entnahmeöffnung 104 in die Ausgleichskammer Das Entweichen des Bremsdruckes in die Ausgleichskammer 50 erhöht den Druck in dieser Kammer und verringert damit die an dem Teller 89 des Sekundärkolbens 72 angreifende Druckdifferenz. Die Verringerung dieser Druckdifferenz bewirkt eine Abnahme der den Teller 89 aufwärts drückenden resultierenden Kraft, womit der Kolben 72 sich geringfügig abwärts bewegen kann und dabei das Ventil 80, 82 öffnet, wonach Druck von der Hochdruckkammer 48 in die Bremsdruckkammer 46 ausströmen kann. Die Grosse der druckluftströmung zwischen den beiden Kammern hängt von der Geschwindigkeit des Druckanstieges in der Ausgleichskamner 50 ab. Dies hat zur Folge, dass in der zweiten Stufe der Druck in der Bremskammer relativ langsam ansteigt und damit ein ins Gewicht fallendes überschwingen über den idealen Bremsdruck hinaus verhindert wird. Die Steigung des Druckanstiegs in der zweiten Stufe kann durch Ändern der Grosse der Entnahmeöffnung 104 verändert werden.small removal opening 104 in the equalization chamber. The escape of the brake pressure into the equalization chamber 50 increases the pressure in this chamber and thus reduces the pressure on the plate 89 of the secondary piston 72 attacking pressure difference. The decrease in this pressure difference causes a decrease of the resulting force pushing the plate 89 upwards, causing the piston 72 to move slightly downwards can move and thereby the valve 80, 82 opens, after which pressure from the high pressure chamber 48 into the brake pressure chamber 46 can flow out. The size of the compressed air flow between the two chambers depends on the speed of the pressure increase in the compensation chamber 50. As a result, in In the second stage, the pressure in the brake chamber rises relatively slowly and is therefore a significant factor overshoot beyond the ideal brake pressure is prevented. The slope of the pressure increase in the The second stage can be changed by changing the size of the removal opening 104.
Der Druck in der Kammer 46 nimmt nun mit geringer Geschwindigkeit zu, bis er den idealen Bremsdruck übersteigt, zu welchem Zeitpunkt die logische Schaltung wiederum ein bevorstehendes Blockieren des Rades 10 feststellt und einen neuen Arbeitszyklus des Ventils 30 einleitet.The pressure in the chamber 46 now increases at a low speed until it exceeds the ideal brake pressure, at which point in time the logic circuit again indicates an impending locking of the wheel 10 and initiates a new duty cycle of the valve 30.
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Im nächsten Arbeitszyklus des Steuerventils 30 wird das Magnetventil 42 während einer wesentlich geringeren Zeitdauer als im ersten Arbeitszyklus erregt, da ein ins Gewicht fallendes überschwingen des Druckes vermieden worden ist und damit die Notwendigkeit entfällt, überschüssigen Bremsdruck abzubauen. Demzufolge wird die Kammer 46 nur während einer kürzeren Zeitdauer mit der Atmosphäre verbunden, und das Bremsdruckniveau fällt nicht so weit ab, wie in dem vorhergehenden Zyklus. Demzufolge wird in der Ausgleichskammer 5G ein geringfügig höherer Druck als in dem vorhergehenden Zyklus aufrechterhalten. Wenn aber der intermittierende Betrieb des Ausgleichsventiles 30 aufhört, nähert sich der Druck in der Ausgleichskammer 50 dem Druck in der Bremskammer 46 und es verschwindet dann die Antiblockierwirkung. In the next duty cycle of the control valve 30, the solenoid valve 42 is during a significantly smaller one Duration than in the first working cycle, since a significant overshoot of the pressure is avoided has been and thus eliminates the need to reduce excess brake pressure. As a result, will chamber 46 is only exposed to atmosphere for a shorter period of time, and the brake pressure level does not drop as far as in the previous cycle. As a result, a is in the compensation chamber 5G maintain slightly higher pressure than in the previous cycle. But if the intermittent Operation of the equalization valve 30 ceases, the pressure in the equalization chamber 50 approaches the pressure in the Brake chamber 46 and the anti-lock effect then disappears.
Die Stelle, an welcher der Knick K innerhalb eines jeden Zyklus' auftritt, hängt von der Vorgeschichte, d.h.von dem zeitlichen Verlauf des Bremsdruckes in dem vorhergehenden Zyklus ab, die wiederum von verschiedenen Einflussgrössen abhängen, wie etwa dem von dem Fahrer aufgebrachten Brensdruck, dem das Rad blockierenden Druck, demThe point at which the kink K occurs within each cycle depends on the history, i.e. on the timing of the brake pressure in the previous cycle, which in turn depends on various influencing variables depend, such as the fuel pressure applied by the driver, the pressure blocking the wheel, the
Haftbeiwert zwischen dem Reifen und der Fahrbahn, dem Trägheitsmoment des Rades, der Bremsenkennlinie und vielen anderen Einflußgrößen, die sich auf das Bremsverhalten eines Fahrzeuges auswirken.Adhesion coefficient between the tire and the road, the moment of inertia of the wheel, the brake characteristic and many other influencing variables that affect the braking behavior of a vehicle.
Nachdem der Druck in der Vorspannkammer 52 einen stationären Zustand erreicht hat, d.h. gleich dem Steuerdruck ist, wird die Feder 92 wirksam und verursacht den Knick K bei einem um ein vorgegebenes Druckniveau über dem Ausgleichsdruck liegenden Druck. Bei dem weiter vorne angegebenen Zahlenbeispiel mit einer Feder, die eine einem Druck von 8 psi (55 χ 10 Pa) entsprechende Federkonstant« aufweist, findet der Knick in der BremsdruckanstiegskurveAfter the pressure in the bias chamber 52 has reached a steady state, i.e. equal to the control pressure is, the spring 92 is effective and causes the kink K at a pressure level above a predetermined level equal to the equalization pressure. In the numerical example given above with a spring that has a Pressure of 8 psi (55 χ 10 Pa) corresponding spring constant « the bend is found in the brake pressure increase curve
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immer bei einem Druck statt,der 8 psi (55 χ 10 Pa) über dem Ausgleichsdruck liegt. Da in jedem Bremssystem ein gewisser Mindestdruck, beispielsweise von 5 psi (34 χ 10 P erforderlich ist, um Trägheitskräfte, Hysterese-Effekte und Reibungen in dem Bremssystem zu überwinden, gewährleistet die Vorspannfeder 92, daß der Bremsdruck den Ausgleichsdruck um einen Betrag übersteigt, der größer als der zur Bremsbetätigung erforderliche Mindestdruck ist, bevor der Knick K ausgelöst und die zweite Stufe flacheren Druckanstieges erreicht wird. Aus einem Vergleich der Vorspannungs- oder Vordruckkurven mit und ohne Druckmodulierventil 100 ist ersichtlich, daß die Verwendung dieses Ventiles es ermöglicht hat, den Strömungsquerschnitt der Drosselöffnung 97 zu vergrößern, womit der Vorspanndruck das Niveau des Steuerdruckes viel schneller erreicht. Ohne das erfindungsgemaße Druckmodulierventil 100 war dies nicht möglich, da ein zu schneller Anstieg des Vorspanndruckes während der ersten Bremsbetätigung zu einem Knick K in der Bremsdruckkurve hätte führen können. Ein solcher Knick K hätte keinen Bezugs- oder Ausgangswert und wäre damit unkontrollierbar und für eine Bremsung nicht geeignet. Mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Vorspanndruck während der Zeit, zu der der Knick K sich ausbildet, bis zu einem stabilen Wert (der gleich dem Steuerdruck ist) ansteigen zu lassen, ohne daß der Knick K noch von dem wechselnden Vorspanndruck abhängig ist.always held at a pressure that is 8 psi (55 χ 10 Pa) above the equalizing pressure. Since a certain minimum pressure, for example 5 psi (34 χ 10 P is required to overcome inertia, hysteresis effects and friction in the braking system the biasing spring 92 so that the brake pressure exceeds the equalization pressure by an amount which is greater than the minimum pressure required to actuate the brake before the kink K is triggered and the second stage flatter pressure rise is achieved. From a comparison of the pre-tensioning or pre-pressure curves with and without pressure modulating valve 100, it can be seen that the use of this valve has made it possible to reduce the flow area the throttle opening 97 to enlarge, whereby the preload pressure the level of the control pressure much reached faster. Without the pressure modulating valve according to the invention 100 this was not possible because the preload pressure increased too quickly during the first brake actuation could have led to a kink K in the brake pressure curve. Such a kink K would have no reference or Initial value and would therefore be uncontrollable and not suitable for braking. With the present invention it is possible to adjust the preload pressure to a stable value during the time at which the kink K is formed (which is equal to the control pressure) to increase without the kink K still from the changing preload pressure is dependent.
Die Feder 92 in dem Antiblockier-Steuerventil 30 hat die vorteilhafte Wirkung, daß bei einem nur leichten Blockieren des Rades, bei dem nur eine geringfügig zu hohe Bremskraft aufgebracht wird, das Ventil angesteuert wird, um das Blockieren auszugleichen, daß dabei aber der Knick K und die,diesem folgende zweite Stufe flacheren Druckanstieges nicht unbedingt erzeugt werden. Wenn dagegen ein wesentlich zu großer Bremsdruck aufgebracht wird und zu einem ernsthafteren Blockieren führt, so wird der vorstehend beschriebene zweistufige Druckanstieg mit einem Knick K durchlaufen.The spring 92 in the anti-lock control valve 30 has the advantageous effect that with only a light Blocking of the wheel, in which only a slightly excessive braking force is applied, activates the valve to compensate for the blocking, but that the kink K and the second step following this flatten Pressure rise are not necessarily generated. If, on the other hand, a brake pressure that is significantly too high is applied and leads to a more serious blockage, so will the Go through the above-described two-stage pressure increase with a kink K.
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B09815/0981B09815 / 0981
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Legal Events
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