-
Diese
Erfindung betrifft ein Ventil für
ein Fahrzeugbremssystem und insbesondere eine Einzugs- und Schutzventilanordnung
für ein
Luftbremssystem.
-
Radbremsen
von größeren Fahrzeugen,
wie Lastkraftwagen und Busse, verwenden unter Druck stehende Luft
als Betätigungs/Lösemedium. Üblicherweise
führt eine
motorbetriebene Pumpe Luft unter Hochdruck zu, so dass Ventile gesteuert
werden, die Luft zu Betriebsbrems- und Handbremsbetätigungskreisen
(Parkbremse) leiten. Es sind ein oder mehrere Luftreservoirs vorgesehen,
um zu gewährleisten,
dass unter allen Anwendungsbedingungen ein angemessenes Druckluftvolumen
verfügbar
ist. Es sind üblicherweise
Mittel vorgesehen, um die Pumpe zu entlasten, wenn die Luftreservoirs
voll geladen sind.
-
Typischerweise
lässt ein
vom Fuß bedientes Ventil
Druckluft ein, um die Betriebsbremse zu betätigen, während ein von Hand bedientes
Ventil verwendet wird, um eine Handbremse gegen die Wirkung einer
vorgespannten Feder zu lösen;
diese letztgenannte Anordnung gewährleistet, dass die Handbremse
im Falle eines Versagens des Luftsystems angewendet und gehalten
werden kann. Die Handbremse kann im Falle eines Versagens des Betriebsbremskreises
oder der Luftpumpe auch als Notfallbremse verwendet werden.
-
Es
sind aus Sicherheitsgründen üblicherweise
zwei Betriebsbremskreise vorgesehen. Außerdem kann ein Hilfskreis
zusätzlich
zum Handbremskreis vorgesehen sein.
-
Es
ist ein ziemlich komplexes Steuerventil erforderlich, um zu gewährleisten,
dass ein Luftleck in einem Kreis nicht zu einem Druckverlust in
allen Kreisen führt,
und außerdem,
dass die Pumpe zum Nachteil der anderen Kreise nicht noch weiter
Druckluft in den beschädigten
Kreis zuführt.
Auf diese Weise sind Ventilelemente des Steuerventils üblicherweise
sowohl auf Druck und Strömung
empfindlich.
-
Ein
besonderes Problem entsteht in Verbindung mit einem Handbremskreis,
da gewährleistet sein
muss, dass der Fahrzeugführer
die Handbremse nicht lösen
kann, bevor ein geeigneter Arbeitsdruck in den Betriebsbremskreisen
verfügbar
ist. Eine solche Situation kann auftreten, nachdem das Fahrzeug über Nacht
abgestellt wurde, und wo die Betriebsbremsreservoirs leer sind (zum
Beispiel bedingt durch eine langsame Leckage), doch das Handbremsreservoir
voll geladen bleibt.
-
EP-A-0642962
stellt eine Lösung
für dieses Problem
zur Verfügung,
in dem gewährleistet
wird, dass Druck des Handbremskreises den Druck eines oder mehrerer
Betriebsbremskreise nicht übersteigen
kann.
-
Aus
Sicherheitsgründen
fordert die Gesetzgebung, dass es nicht möglich sein sollte, dass die Handbremse
gelöst
werden kann, bis die Betriebsbremse in der Lage ist, mit einem bestimmten
Wirkungsgrad zu wirken – wobei
der derzeitige Minimalwert in der Zukunft bedingt durch schärfere Anforderungen
der neuen Gesetzgebung, erhöht
werden kann. Auf diese Weise muss die kombinierte Wirkung der üblichen
zwei Betriebsbremskreise einen gewissen gesetzlichen Schwellenwert übersteigen.
-
Ventilelemente
wirken selten in Zusammenklang, selbst wenn sie ziemlich akkurat
abgestimmt sind. Eine selektive Anordnung von Steuerventilen ist teuer.
In einem typischen Lastkraftwagenbremssystem sind die beiden Betriebsbremskreise
durch identische Ventilelemente geschützt, die geöffnet werden müssen, um
eine Beaufschlagung der entsprechenden Kreise zu ermöglichen.
Eine unausbleibliche Toleranzvariation gewährleistet, dass ein Element
sich vor dem anderen öffnet,
und auf die se Weise wird ein Kreis bevorzugt beaufschlagt. Der Luftstrom
durch das offene Ventilelement kann einen leichten Vorlaufdruckabfall
bewirken, der während
er ungenügend ist,
um ein Schließen
des offenen Ventils zu ermöglichen,
trotzdem gewährleistet,
dass das geschlossene Ventil im Wesentlichen geschlossen bleibt.
Auf diese Weise ist in der Praxis die Druckanstiegsrate in den Betriebsbremskreisen
unterschiedlich, und das Phänomen
des „hungrigen" Ventils führt dazu,
dass der Luftstrom in einem Kreis schnell ansteigt, während der
Luftstrom in den zweiten Kreis nur gering ansteigt.
-
Bei
einem gewissen Minimaldruck, der von Ventilcharakteristiken gestimmt
ist, öffnet
sich das zweite Ventil ganz, um ein Beaufschlagen des zweiten Kreises
zu ermöglichen.
Dieser Minimaldruck kann recht hoch sein und zu einem signifikanten
Unterschied zwischen der Betriebseffektivität der beiden Betriebsbremskreise
führen,
während
die Kreise beaufschlagt werden. Die Abweichung der Einzugsraten
der Betriebsbremskreise ist unvorteilhaft, da es etwas unvorhersagbar
ist, und der Systemdruck kann ausreichend sein, um zu erlauben,
dass die Handbremse gelöst
wird, wenn die Summe der von den Betriebsbremskreisen verfügbaren Bremswirkung ungenügend ist,
um ein gesetzliches Minimum zu erfüllen.
-
Dementsprechend
stellt die vorliegende Erfindung ein Steuerventil zur Verfügung, das
ein anfängliches
Beaufschlagen der Betriebsbremskreise durch die üblichen Ventilelemente vermeidet,
und auf diese Weise den Effekt der Abweichung von Einzugsraten bedingt
durch Unterschiede zwischen den Ventilelementen minimiert.
-
EP-A-0642961
offenbart ein Schutzventil für ein
Zweikreisbremssystem entsprechend dem Oberbegriff des Anspruch 1.
-
Gemäß der Erfindung
wird eine Fluidanordnung für
ein Zweikreisbremssystem eines Fahrzeugs zur Verfügung gestellt,
wobei die Anordnung umfasst: einen Einlass zur Verbindung mit einer
unter Druck stehenden Fluidquelle, erste und zweite Auslässe zum
Verbinden mit entsprechenden ersten und zweiten Bremskreisen, wobei
jeder der Auslässe
mit dem Einlass durch entsprechende erste und zweite Fluidzufuhrleitungen
verbunden ist, wobei jede der ersten Leitungen ein entsprechendes
strömungsempfindliches
Rückschlagventil
aufweist und jede der zweiten Leitungen in Reihe eine Fluiddrossel
aufweist und ein Rückschlagventil,
dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Leitungen jeweils ein Einzugsventil
hinter der entsprechenden Fluiddrossel aufweist, wobei jedes Einzugsventil
einen Einlassport, einen Auslassport, einen Signalport und ein in
Abhängigkeit
vom Fluiddruck am entsprechenden Signalport bewegliches Ventilelement
zum Verschließen
der Verbindung zwischen einem entsprechenden Einlassport und Auslassport
aufweist, wobei der Signalport eines einem Kreis des Bremssystems
zugeordneten Einzugsventils mit dem entsprechenden Auslass des anderen
Kreises verbunden ist, wodurch Druckverlust an einem der Auslässe zum
Verschluss des zugeordneten Einzugsventils führt.
-
Auf
diese Weise werden beide Betriebsbremskreise über die entsprechende zweite
Leitungen mit einer im Wesentlichen gleichen Rate versorgt, bis
der Druck in den ersten Leitungen vor den strömungsempfindlichen Schutzventilen
eines davon zum Öffnen
veranlasst. Danach kann der Druck in einem Kreis vor dem anderen
Kreis zunehmen, das durch den bekannten Effekt des „hungrigen" Ventils bedingt
ist, aber der Druck in beiden Kreisen hat trotzdem ein akzeptables
Minimum erreicht, bevor eine solche Abweichung auftritt.
-
Der
Signalport gewährleistet,
dass ein Versagen eines Betriebsbremskreises dazu führt, dass Druck
im anderen Betriebsbremskreis das bewegliche Ventilelement schließt, wodurch
ein kontinuierlicher Strom von Fluid unter Druck zum beschädigten Kreis
verhindert wird. Das strömungsempfindliche Ventil
im entsprechenden ersten Kanal schließt auf herkömmliche Weise, um fortgesetzte
Zufuhr von Druckfluid zum beschädigten
Kreis zu verhindern.
-
Bevorzugt
umfassen die Einzugsventile eine Bohrung mit einem gegen eine Rückholfeder
darin beweglichen Signalkolben, um die Verbindung zwischen den entsprechenden
Einlass- und Auslassports zu schließen. In der bevorzugten Ausführungsform
weist der Signalkolben einen umlaufenden Absatz um seinen Kopf auf,
der mit der Bohrung eine ringförmige
Kammer definiert, wenn der Signalkolben im Rückholzustand ist, wobei der
Signalport sich in diese Kammer öffnet.
-
Bevorzugt
umfasst der Signalkolben einen Mantel und einen Kopf, wobei die
Dicke des Mantels die radiale Breite der Kammer übersteigt.
-
In
der bevorzugten Ausführungsform
ist ein Rückschlagventil
im Einzugsventil vorgesehen und umfasst einen sekundären Kolben,
der im Mantel des entsprechenden Signalkolbens beweglich ist, wobei eine
Feder die Kolben auseinander drängt.
Der Einlassport kann in einer Endwand der Einzugsventilbohrung vorgesehen
sein, wobei der Kopf des sekundären
Kolbens den Einlassport unter dem Einfluss der Feder schließt. Bevorzugt
weist der Kopf des sekundären
Kolbens einen kontinuierlichen aufrechten Rand auf, der dadurch
eine Kammer definiert, in die sich der Einlassport öffnet. Der
Auslassport kann in der Seite der Bohrung vorgesehen sein.
-
Weitere
Merkmale der Erfindung werden ersichtlich aus der folgenden Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform,
die nur als Beispiel gezeigt ist, in der
-
1 die
Ventilelemente der vorliegenden Erfindung unter Verwendung üblicher
Fluidsymbole darstellt; und
-
2 ein
etwas schematisches Teilkreisdiagramm ist, das die vorliegende Erfindung
erläutert.
-
Mit
Bezug zu den Zeichnungen und insbesondere zu 2 führt eine
Quelle von Fluiddruck (11), zum Beispiel eine Pumpe, Fluid
zu einem Einlass (5) eines Schutzventils (6) mit
Auslässen
(7, 8) zum Verbinden mit Betriebsbremskreisen
(14, 15); diese Kreise sind auf übliche Weise
2 : 1 und 2 : 2 markiert. Das Schutzventil (6) weist Ventilelemente (12, 13)
auf, die sich bei einem bestimmten Minimaldruck öffnen, um zu erlauben, dass
die Bremskreise beaufschlagt werden. Solche Ventilelemente (12, 13) sind
herkömmlich.
-
Identische
Einzugsventile (16, 17) weisen durch entsprechenden
Drosseln (19) mit der Quelle (11) verbundene entsprechende
Einlassports (18) auf, und mit entsprechenden Betriebsbremskreisen (2
: 1, 2 : 2) nach den Ventilelementen (12, 13)
verbundene Auslassports (21).
-
Jedes
Einzugsventil weist einen Hauptsignalkolben (23) auf, der
von einem geöffneten
Zustand an einem Ende einer Kolbenbohrung (24) (wie dargestellt)
zu einem geschlossenen Zustand beweglich ist, wodurch Fluidverbindung
zwischen den Einlass- und Auslassports verhindert ist. Wie dargestellt
ist der entsprechende Einlassport (18) zu der Bohrung (24)
koaxial und der entsprechende Auslassport (21) ist an der
Seite davon. Der Signalkolben (23) ist durch eine interne
Spiralfeder (25) in den offenen Zustand vorgespannt, die
auf das geschlossene Ende der Kolbenbohrung (24) reagiert.
-
Der
Signalkolben (23) weist eine Blindbohrung (26)
in der Unterseite auf, in der ein sekundärer Kolben (27) mit
einem kontinuierlichen ringförmigen aufrechten
Rand (28) auf seinem Kopf aufgenommen ist. Die Kolben (23, 27)
sind durch eine Feder 29 auseinander gespannt. Die se kundären Kolben 27 und Federn 29 bilden
die entsprechenden Rückschlagventile,
die schematisch in 1 dargestellt sind.
-
Fluiddruck
nach einem entsprechenden Bypassventil (16, 17)
wird an einem Signalport (10) des anderen Ventils eingelassen
und in eine ringförmige Kammer
(30) eingeführt,
die durch einen umlaufenden Absatz im Kopf des Signalkolbens (23)
ausgebildet ist. Wie in der Zeichnung dargestellt ist, ist die radiale
Breite der Kammer (30) geringer als die radiale Breite
des Mantels des Signalkolbens (23).
-
Das
Kreisdiagramm von 1 verwendet übliche Fluidsymbole zur Erläuterung
der Anordnung. Handbrems- und Hilfskreise (2 : 3, 2 : 4) sind auch
abgebildet. Die verschiedenen Fluidkomponenten sind herkömmlich ausgebildet
und in einem einzigen Ventilkörper
untergebracht, der schematisch durch die unterbrochene Linie 6 von 2 dargestellt ist
oder können
separat angeordnet sein.
-
Der
Betrieb der Vorrichtung mit Bezug zu 2 ist wie
folgt: Wenn kein Druck im System ist, ist der Signalkolben (23)
durch Feder (25) gegen ein Ende der Bohrung (24)
gespannt. Der sekundäre
Kolben (27) ist durch Feder (29) zum anderen Ende
der Bohrung (24) gespannt und der ringförmige Kopf (28) schließt den Einlassport
(18).
-
Wenn
der Druck an der Quelle zunimmt, bewegt sich der sekundäre Kolben
(27) gegen die Feder (29), so dass die Verbindung
zwischen entsprechenden Einlassports (18) und Auslassports
(21) geöffnet
wird. Die Ventilelemente (12, 13) bleiben geschlossen.
Der sekundäre
Kolben (27) führt
die Funktion eines Rückschlagventils
aus und ist nicht strömungsempfindlich.
Dementsprechend bewegen sich die Kolben (27) bei im Wesentlichen
dem selben niedrigen Druck in den geöffneten Zustand und die Betriebsbremskreise
werden mit im Wesentlichen der selben Geschwindigkeit über entsprechende
Einzugsventile (16, 17) gefüllt.
-
Betriebsbremsdruck
wirkt in der Kammer (30), erzeugt aber nicht genügend Kraft,
um die kombinierte Wirkung der Feder (25) und des Fluiddrucks, der
in Kammer (20) auf den Kopf des sekundären Kolbens (27) und
auf den Mantel des Signalkolbens (23) wirkt, zu überwinden.
-
Bei
einem hohen Schwellenwert beginnen die Ventilelemente (12, 13)
sich zu öffnen
und eines davon kann dem zugeordneten Betriebsbremskreis ermöglichen,
Maximaldruck schneller zu erreichen als dem anderen. Dies tritt
jedoch bei einem Druck über
dem auf, der ausreichend ist, um geeigneten Betriebsbremsenbetrieb
vorzusehen, und auf diese Weise ist gewährleistet, dass die Summe der
Bremswirkung, die von den Betriebsbremskreisen verfügbar ist,
ausreichend ist, um das legale Minimum zu dem Zeitpunkt zu erfüllen, wenn
die Handbremse gelöst
werden kann. Dementsprechend versetzt das Einzugsventil der vorliegenden
Erfindung den Effekt des „hungrigen" Ventils zu einem
Punkt über
einem relativ hohen Schwellenwert.
-
Das
Bypassventil muss im Falle des Versagens eines Betriebsbremskreises
auch korrekt funktionieren, und dementsprechend sieht die Struktur die
folgenden Merkmale vor.
-
Wenn
die Pumpe nicht in Betrieb ist, bewegt sich im Falle eines Lecks
vor den Ventilen (16, 17) der entsprechende sekundäre Kolben
(27) unter der Wirkung der Feder (29), um den
Einlassport (18) zu schließen. Diese Rückschlagventilfunktion
gewährleistet,
dass Druck in den Betriebsbremskreisen unabhängig gehalten wird.
-
Im
Falle eines Versagens eines der Betriebsbremskreise ist es wesentlich,
die Zufuhr zu diesem Kreis abzusperren, um Verlust der Pumpenausgabe zu
vermeiden.
-
Wenn
dementsprechend hinter dem Ventil (17) Druckverlust auftritt,
schließt
das Ventilelement (13) auf herkömmliche Weise. Eine entsprechende Drossel
(19) gewährleistet,
dass der Druckabfall hinter dem Ventil (17) zu einem reduzierten
Druck in Kammer (20) führt.
Es wirkt jedoch voller Betriebsbremsdruck im Kreis (14)
in Kammer (30) von Ventil (17) und ist ausreichend,
um den Signalkolben (23) nach unten zu drücken (wie
zu sehen), so dass der Einlassport (18) durch den sekundären Kolben
(27) geschlossen wird.
-
Außerdem wirkt,
sobald sich der Kolben (23) bewegt, Fluiddruck in Kammer
(30) auf die gesamte Fläche
des Kopfes des Signalkolbens (23), wodurch gewährleistet
wird, dass der Einlassport (18) gegen die Wirkung des Quellendrucks
geschlossen bleibt. Auf diese Weise ist der beschädigte Kreis
(15) isoliert.
-
Wenn
der Kreis (15) repariert ist, nimmt der Druck aufgrund
der Öffnung
des Ventilelements (13) zu. Als Folge davon wirkt der Druck
durch den Auslassport (19) auf die vom Mantel des Signalkolbens (23)
gebotene Fläche.
Die resultierende Kraft unterstützt
die Kraft der Feder (25) und die Wirkung des Einlassdrucks
auf den sekundären
Kolben (27), um den Signalkolben zurück in den geöffneten
Zustand zu drängen,
wie es in der Zeichnung dargestellt ist.
-
Druckverlust
hinter dem Ventil 16 wird auf die selbe Weise geschützt. Ventilelemente,
die den Druck zu den Handbrems- und Hilfskreisen steuern, die in 1 abgebildet
sind, funktionieren auf herkömmliche
Weise.
-
Die
Drossel (19) muss vor dem entsprechenden Einzugsventil
(16, 17) platziert sein, um einen Druckabfall
darin in Reaktion auf eine Beschädigung des
Kreises zu gewährleisten,
wie es oben erläutert ist.
Das Rückschlagventil
(9, 27, 29) kann jedoch in einer Reihe
von Positionen gele gen sein, um zu gewährleisten, dass im Nachlauf
Druck aufgrund eines im Vorlauf auftretenden Versagens nicht verloren geht.