DE4444840C2 - Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Druckregelventils - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Druckregelventils mit zwei Einflußgrößen. Eine solche elektronische Schaltungsanordnung wird zum Ansteuern eines Druckregelventils benötigt, wobei es darauf ankommt, zwei Einflußgrößen zu verarbeiten und an dem Druckregelventil ein­ wirken zu lassen. Die eine Einflußgröße ist beispielsweise diejenige des Bremsdruckes. Die andere Einflußgröße richtet sich nach der Beladung des Fahrzeuges.

Aus der DE 42 41 149 A1 ist eine elektronische Schaltung in Verbindung mit einem automatisch lastabhängigen Bremskraftregler für Nutzfahrzeuge bekannt, der als elektrisch angesteuertes Relaisventil ausgebildet ist, in dessen Steuerleitung in Reihe ein erstes Magnetventil und ein zweites Magnetventil angeordnet sind, wobei die Magnetventile in Abhängigkeit vom angelegten Steuerdruck und wenigstens einem elektrischen Lastsignal entsprechend der Beladung des Fahrzeuges durch eine die Signale verarbeitende Ansteuerungselektronik regelbar sind. Es ist ein Drucksensor für die Überwachung des Beladungszustandes des Fahrzeuges vorgesehen. Desweiteren sind Verschleißsensoren installiert, um weitere Einflußgrößen verarbeiten zu können. Die Ansteuerungselektronik verarbeitet auch hier die Einflußgrößen digital, so daß auf die aufwendige Ansteuerungselektronik nicht verzichtet werden kann.

Die DE 39 18 418 A1 zeigt eine elektronische Schaltungsanord­ nung, die zum Ansteuern eines Druckregelventils dient. Es werden mehrere Einflußgrößen mit Hilfe von Drucksensoren ermittelt und in einer Auswerteelektronik verarbeitet. Das Ausgangssignal der Auswerteelektronik dient zur Ansteuerung des Druckregelventils. Die aufwendige Auswerteelektronik ist zur Verarbeitung der mindestens zwei Einflußgrößen erforderlich.

Eine aus der Zeitschrift fluid, 11.85, Seiten 31-33, "Flexibilität ist Trumpf", bekannte Schaltung zeigt einen EP-Umsetzer mit analoger Ansteuerung. Dabei wird ein pneumatischer Ausgangsdruck abhängig von einem elektrischen Sollwert, beispielsweise einem Spannungswert, ausgesteuert. Es wird hier nur diese eine Ein­ flußgröße verarbeitet. Der Ist-Wert des pneumatischen Ausgangs­ druckes kann mit einem Drucksensor in eine dem Druck proportio­ nale Spannung umgeformt und mit dem elektrischen Eingangssignal in Spannungsform verglichen werden. Durch eine Differenzbildung und die somit sich ergebende Regelschleife kann eine Regelung erfolgen. Der Einfluß einer zweiten Einflußgröße wird hier nicht behandelt.

Drucksensoren in Form einer Wheatstonebrücke sind bekannt. Die Wheatstonebrücke wird mit einer Speisespannung versorgt und gibt eine Brückenspannung ab. Ein solcher Drucksensor dient bei­ spielsweise dazu, den pneumatischen Druck an der zu messenden Stelle in ein elektrisches Signal, einen Spannungswert, umzu­ wandeln. Dabei kommt es immer darauf an, die Speisespannung möglichst konstant zu halten, damit die Brückenspannung sich proportional zu dem Druck verhält. Ein solcher Drucksensor ist damit nur zur Messung einer Einflußgröße bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Schaltung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit der ohne Verwendung einer aufwendigen Ansteuerungselektronik, d. h. ohne Verwendung eines Mikrocomputers, mindestens zwei Einfluß­ größen verarbeitet werden können, um so ein Druckregelventil anzusteuern.

Erfindungsgemäß wird dies bei der Schaltungsanordnung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 erreicht.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, die bisher unerwünschte Eigenschaft der Veränderung der Speisespannung nunmehr positiv zu nutzen, um bereits hier eine Einflußgröße zur Einwirkung zu bringen. Die Wheatstonebrücke in Form des Drucksensors nimmt dabei gleichsam zwei Einflußgrößen auf und gibt die Brückenspan­ nung gleichsam als Produkt beider Einflußgrößen ab. Damit eröff­ net sich zugleich die Möglichkeit, mehrere Wheatstonebrücken hintereinanderzuschalten, um auf diese Art und Weise ein Ausgangssignal in Form einer Brückenspannung der letzten Wheatstonebrücke zu gewinnen, welches von mehr als zwei Einfluß­ größen abhängig ist. In der einfachsten Form genügt jedoch eine einzige Wheatstonebrücke.

Zur Veränderung der Speisespannung des Drucksensors kann insbe­ sondere ein Potentiometer vorgesehen sein, das von einem last­ abhängig veränderbaren Stelltrieb verstellbar ist. So kann das Potentiometer beispielsweise mit einer Blattfeder des Fahrzeu­ ges, einer den Fahrzeugaufbau haltenden Zylinderfederanordnung o. dgl. beeinflußt sein. Statt der Anordnung einer aufwendigen Ansteuerungselektronik ist lediglich die Anordnung des Druck­ sensors in Form der Wheatstonebrücke erforderlich. Dieses Element erbringt damit gleichzeitig auch die Auswertung der Einflußgrößen.

Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn zur Veränderung der Speisespannung des Drucksensors ein zweiter Drucksensor vorge­ sehen ist, dessen seine Brückenspannung abgebenden Ausgangsan­ schlüsse über Leitungen mit den Eingangsanschlüssen des ersten Drucksensors verbunden sind. Damit läßt sich eine besonders einfach aufgebaute Schaltung realisieren, die die Möglichkeit beinhaltet, das Druckregelventil als Relaisventil auszubilden, dem Druckregelventil Magnetventile vorzuschalten und die Magnetventile elektrisch anzusteuern.

Für die Überwachung des ausgesteuerten Druckes des Druckregel­ ventils kann ein weiterer Drucksensor vorgesehen sein. Das Druckregelventil ist ein Relaisventil mit zwei in Reihe vorge­ schalteten Magnetventilen. Die Schaltung weist zwei Schwellwert­ schalter auf, die die Brückenspannungen des lastabhängig modifi­ zierten Steuerdruckes und des ausgesteuerten Druckes des Druck­ regelventils vergleichen und die beiden Magnetventile entspre­ chend steuern. Damit ist ein Vergleich des Ist-Wertes und des Soll-Wertes des ausgesteuerten Bremsdruckes möglich.

Der eine Schwellwertschalter steuert das eine Magnetventil, und der andere Schwellwertschalter steuert das andere Magnetventil, wobei das eine Magnetventil ein 2/2-Wege-Ventil und das andere Magnetventil ein 3/2-Wege-Ventil ist. Das eine Magnetventil besitzt somit nur zwei Anschlüsse und zwei Stellungen. In der einen Stellung wird die Verbindung in der Bremsleitung herge­ stellt. In der anderen Stellung wird diese Verbindung unter­ brochen. Das andere Magnetventil besitzt zusätzlich einen eigenen Entlüftungsanschluß, so daß es damit möglich ist, den Bremsdruck auch gezielt zu erniedrigen.

Der Schwellwertschalter, der das 3/2-Wege-Ventil ansteuert, weist gegenüber dem Schwellwertschalter, der das 2/2-Wege-Ventil ansteuert, eine Hysterese auf. Durch diese Hysterese wird erreicht, daß das 2/2-Wege-Ventil vor dem 3/2-Wege-Ventil anspricht. Dies ist erforderlich, um in bestimmten Situationen den ausgesteuerten Druck konstant zu halten.

Die beiden in Reihe geschalteten Magnetventile können über eine Entlüftungsleitung überbrückt sein, in der ein in Rückflußrich­ tung öffnendes Rückschlagventil vorgesehen ist. Damit ist es möglich, eine Entlüftung der Steuerkammer des Relaisventils sicherzustellen, ohne daß das 3/2-Wege-Ventil einen besonders großen Auslaßquerschnitt aufweisen müßte.

Zusätzlich kann ein Pulsbreitenmodulator vorgesehen sein, der das eine Magnetventil entsprechend dem Unterschied zwischen dem modulierten Steuerdruck und dem ausgesteuerten Druck des Druck­ regelventils taktet.

Die Erfindung wird anhand mehrerer Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der wesentlichen Elemente der Schaltungsanordnung in einer ersten Ausführungsform und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Schaltung in Weiterbildung nach der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 ist eine Feder 1 schematisch wiedergegeben, die als zylindrische Feder oder auch als Blattfeder ausgebildet sein kann. Die Feder 1 ist zwischen einer Achse 2 und einem Fahrzeug­ aufbau 3 eingeschaltet, so daß die Feder 1 je nach der Beladung mehr oder weniger zusammengedrückt wird. Bei dieser Zusammen­ drückung wird ein Weg 4 zurückgelegt, der über nicht dargestell­ te Mittel mechanisch auf ein Potentiometer 5 übertragen wird. Das Potentiometer 5 ist an eine Spannungsversorgung angeschlos­ sen und gibt über eine Leitung 6 eine entsprechende Spannung als Speisespannung an einen Drucksensor 7 ab, der in der angedeute­ ten Weise als Wheatstonebrücke ausgebildet ist. Ausgangsan­ schlüsse 8 und 9 des Drucksensors 7 sind über Leitungen 10 und 11 mit einem Druckregelventil 12 verbunden. Auf den Drucksensor 7 wirkt weiterhin der am Betriebsbremsventil ausgesteuerte Steuerdruck (Bremsdruck) ein.

Der Drucksensor 7 verarbeitet somit zwei Einflußgrößen, nämlich einmal eine lastabhängige Einflußgröße und zum anderen den am Betriebsbremsventil ausgesteuerten Steuerdruck. Seine Brücken­ spannung entspricht dem Produkt der beiden Einflußgrößen und wird über die Leitungen 10 und 11 zur Ansteuerung des Druck­ regelventils 12 benutzt.

Bei dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 ist die Feder 1 in Form eines Luftfederbalges eines luftgefederten Fahrzeuges angedeu­ tet. Der Drucksensor 7 unterliegt auch hier dem Einfluß des am Betriebsbremsventil 13 ausgesteuerten Steuerdruckes in einer Leitung 14. Dem Drucksensor 7 ist ein zweiter Drucksensor 15 vorgeschaltet, der ebenfalls als Wheatstonebrücke ausgebildet ist. Der Drucksensor 15 wird über eine Leitung 16 mit konstanter Speisespannung versorgt, die beispielsweise im Falle eines Anhängers von dem Bremslicht 17 abgenommen wird. Der Drucksensor 15 unterliegt hier dem Einfluß des lastabhängigen Druckes der Feder 1 über eine Leitung 18 und damit in Abhängigkeit von dem Beladungszustand des Fahrzeuges. Die Brückenspannung des Drucksensors 15 in der Leitung 19 wird in einem Verstärker 20 verstärkt und so dem Drucksensor 7 als Speisespannung zugelei­ tet. Der Drucksensor 7 verarbeitet insoweit gleichzeitig beide aufgezeigten Einflußgrößen, nämlich einmal den Druck in der Feder 1 entsprechend dem Beladungszustand des Fahrzeuges und zum anderen den Steuerdruck des Betriebsbremsventils 13. In der von dem Drucksensor 7 ausgehenden Leitung 21 liegt als Signal dieser beiden Einflußgrößen die Brückenspannung des Drucksensors 7 an. Diese wird in einem Verstärker 22 verstärkt und in einer Leitung 23 weitergegeben. Sie gelangt einerseits zu einem Schwellwert­ schalter 24 und andererseits über eine Abzweigleitung 25 zu einem anderen Schwellwertschalter 26. Von dem Schwellwertschal­ ter 24 führt eine Leitung 27 zu einem Schalter 28 und von dort zu einer Spule 29 eines Magnetventils 30. Wie ersichtlich ist das Magnetventil 30 als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet. In der nicht-erregten Stellung wird die Leitung 24 nicht unterbrochen. In der erregten Stellung wird eine Leitung 50 abgesperrt. Die Leitung 50 führt von dem ersten Magnetventil 30 weiter über ein zweites Magnetventil 31, welches ebenfalls eine Spule 32 aufweist, zu einem Relaisventil 33, welches in bekannter Weise ausgebildet ist. Die Leitung 50 über die beiden Magnetventile 30 und 31 ist von einer Entlüftungsleitung 34 überbrückt, in der ein Rückschlagventil 35 in der dargestellten Richtung einge­ schaltet ist.

Im Relaisventil 33 ist der Relaiskolben 36 schematisch darge­ stellt, der auf seiner Wiegeseite von dem zu den Bremszylindern ausgesteuerten Bremsdruck beaufschlagt ist. Über eine Leitung 37 steht auch ein dritter Drucksensor 38 mit dem von dem Relaisven­ til 33 ausgesteuerten Bremsdruck in Verbindung. Der Drucksensor 38 wird ebenso wie der Drucksensor 15 mit einer konstanten Speisespannung versorgt, so daß sein Ausgangssignal in der Leitung 39 den ausgesteuerten Druck des Druckregelventils 12 entspricht. Diese Brückenspannung des Drucksensors 38 wird im Verstärker 40 verstärkt und über die Leitung 41 dem anderen Schwellwertschalter 26 zugeführt. Über eine Abzweigleitung 42 gelangt die verstärkte Brückenspannung auch zu dem Schwellwert­ schalter 24. Von dem Schwellwertschalter 26 geht eine Leitung 43 aus, die zu einem Schalter 44 und zu der Spule 32 des Magnetven­ tils 31 führt. Die Spulen 29 und 32 werden über eine Leitung 45 mit Spannung versorgt.

Der Schwellwertschalter 24 vergleicht den modulierten ausge­ steuerten Druck oder besser gesagt die in der Leitung 23 anstehende Spannung, mit dem von dem Relaisventil 33 des Druck­ regelventils 12 ausgesteuerten Steuerdruck bzw. der entsprechen­ den in der Leitung 41 anstehenden Spannung. Wird der vom Relais­ ventil 33 ausgesteuerte Druck entsprechend dem Spannungswert in der Leitung 41 den modulierten Bremsdruck entsprechend dem Spannungswert in der Leitung 23 erreichen, dann gibt der Schwellwertschalter 24 ein Signal ab, welches letztlich dazu führt, daß das Magnetventil 30 schließt. Übersteigt dagegen der ausgesteuerte Druck des Druckregelventils 12 den modulierten Steuerdruck entsprechend der Spannung in Leitung 23, dann gibt der andere Schwellwertschalter 26 ein Signal ab, welches zu einem Umschalten des Magnetventils 31 führt, so daß die Steuer­ kammer des Relaisventils 33 oberhalb des Relaiskolbens 36 entlüftet wird.

Es ist weiterhin ein Differenzverstärker 46 vorgesehen, der in der dargestellten Weise mit den Leitungen 23 und 41 ebenfalls in Verbindung steht. Der Differenzverstärker 46 dient zur Subtrak­ tion der beiden Spannungen voneinander, wobei das Ergebnis über eine Leitung 47 einem Pulsbreitenmodulator 48 zugeführt wird, dessen Ausgangsleitung 49 an die Leitung 27 angeschlossen ist und damit Einfluß auf das Magnetventil 30 nimmt, so daß dieses getaktet angesteuert wird.

Bezugszeichenliste

1

- Feder

2

- Achse

3

- Aufbau

4

- Weg

5

- Potentiometer

6

- Leitung

7

- Drucksensor

8

- Ausgangsanschluß

9

- Ausgangsanschluß

10

- Leitung

11

- Leitung

12

- Druckregelventil

13

- Betriebsbremsventil

14

- Leitung

15

- Drucksensor

16

- Leitung

17

- Bremslicht

18

- Leitung

19

- Leitung

20

- Verstärker

21

- Leitung

22

- Verstärker

23

- Leitung

24

- Schwellwertschalter

25

- Abzweigleitung

26

- Schwellwertschalter

27

- Leitung

28

- Schalter

29

- Spule

30

- Magnetventil

31

- Magnetventil

32

- Spule

33

- Relaisventil

34

- Entlüftungsleitung

35

- Rückschlagventil

36

- Relaiskolben

37

- Leitung

38

- Drucksensor

39

- Leitung

40

- Verstärker

41

- Leitung

42

- Abzweigleitung

43

- Leitung

44

- Schalter

45

- Leitung

46

- Differenzverstärker

47

- Leitung

48

- Pulsbreitenmodulator

49

- Ausgangsleitung

50

- Leitung

Claims (8)

1. Schaltungsanordnung zum Ansteuern eines Druckregelventils (12), bei der zwei veränderbare Einflußgrößen verarbeitet werden, mit einem Drucksensor (7) in Form einer Wheatstone­ brücke, auf die ein Steuerdruck als eine der Einflußgrößen wirkt und deren Speisespannung entsprechend der Veränderung der anderen Einflußgröße veränderbar ist, wobei die Brückenspannung der Wheatstonebrücke als Produkt der beiden Einflußgrößen zur Ansteuerung des Druckregelventils (12) genutzt wird, indem die die Brückenspannung abgebenden Ausgangsanschlüsse des Druck­ sensors (7) zu dem Druckregelventil (12) geführt sind.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Speisespannung des Drucksensors (7) ein Potentiometer (5) vorgesehen ist, das von einem lastabhängig veränderbaren Stelltrieb verstellbar ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Speisespannung des Drucksensors (7) ein zweiter Drucksensor (15) vorgesehen ist, dessen seine Brücken­ spannung abgebenden Ausgangsanschlüsse über eine Leitung (6) mit den Eingangsanschlüssen des ersten Drucksensors (7) verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Überwachung des ausgesteuerten Druckes des Druck­ regelventils (12) ein weiterer Drucksensor (38) vorgesehen ist, daß das Druckregelventil (12) ein Relaisventil (33) mit zwei in Reihe vorgeschalteten Magnetventilen (30, 31) ist, daß die Schaltung zwei Schwellwertschalter (24, 26) aufweist, die die Brückenspannung des lastabhängig modulierten Steuerdrucks und des ausgesteuerten Drucks des Druckregelventils (12) vergleichen und die beiden Magnetventile (30, 31) entsprechend steuern.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Schwellwertschalter (24) das eine Magnetventil (30) und der andere Schwellwertschalter (26) das andere Magnetventil (31) steuert, wobei das eine Magnetventil (30) ein 2/2-Wege- Ventil und das andere Magnetventil (31) ein 3/2-Wege-Ventil ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter (26), der das 3/2-Wege-Ventil an­ steuert, eine Hysterese gegenüber dem Schwellwertschalter (24), der das 2/2-Wege-Ventil ansteuert, aufweist.

7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in Reihe geschalteten Magnet­ ventile (30, 31) über eine Entlüftungsleitung (34) überbrückt sind, in der ein in Rückflußrichtung öffnendes Rückschlagventil (35) vorgesehen ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulsbreitenmodulator (48) vorgesehen ist, der das eine Magnetventil (30) entsprechend dem Unterschied zwischen dem modulierten Steuerdruck und dem ausgesteuerten Druck des Druckregelventils (12) taktet.