EP3877226A1 - Ventilanordnung und ein verfahren zur drucksteuerung - Google Patents

Ventilanordnung und ein verfahren zur drucksteuerung

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EP3877226A1
EP3877226A1 EP19794446.5A EP19794446A EP3877226A1 EP 3877226 A1 EP3877226 A1 EP 3877226A1 EP 19794446 A EP19794446 A EP 19794446A EP 3877226 A1 EP3877226 A1 EP 3877226A1
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EP
European Patent Office
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valve
control
pressure
port
output port
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP19794446.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
René Jonkmann
Alexander Krumrey
Andreas König
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Publication of EP3877226A1 publication Critical patent/EP3877226A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/10—ABS control systems

Definitions

  • the present invention relates to a valve arrangement and a method for pressure control at an output port, in particular to a valve arrangement with an optimized air flow to increase its service life.
  • ABS anti-lock braking systems
  • FIG. 3A and 3B show an example of such a conventional valve arrangement that is used for ABS pressure control, FIG. 3A showing a circuit diagram and FIG. 3B showing an exemplary implementation of the valve arrangement.
  • a first valve 10 and a second valve 20 are arranged in series between an input port P1 and a pressure sink S.
  • the first valve 10 includes a control input 12, which is connected to a first control valve 15.
  • the first control valve 15 connects the control connection 12 of the first valve 10 either to the pressure sink S or to the input port P1.
  • the second valve 20 also includes a control input 22, which is controlled via a second control valve 25.
  • the second control valve 25 connects the control connection 22 of the second valve 20 either to the pressure sink S or also to the input port P1.
  • a control pressure line 40 is formed between the input port P1 and the second control valve 25, so that the pressure from the input port P1 is provided as control pressure at the control input 22.
  • FIG. 3B shows a possible concrete implementation of the circuit from FIG.
  • All pressure sinks S are connected here to a ventilation port P3, which is connected, for example, to an external environment.
  • the first valve 10 comprises a first membrane 13 and the second valve 20 a second membrane 23.
  • the first membrane 13 opens and / or closes the connection between the input port P1 and the output port P2, depending on a pressure at the
  • Control port 12 When the control port 12 is vented, the first valve 10 closes, when the control port 12 is vented, the first valve 10 opens.
  • the second diaphragm 23 opens and / or closes the connection between the output port P2 and the pressure sink S, and depending on a pressure on the
  • Control port 22 When the control port 22 is vented, the second valve 20 closes; when the control port 22 is vented, the second valve 20 opens.
  • the drive pressure line 40 is as a channel between the input ports P1 and the second control valve 25 is formed.
  • the first control valve 15 is pretensioned in such a way that it ventilates the control connection 12 of the first valve 20 in the de-energized state. Therefore, the first valve 10 will open automatically when a positive pressure is applied to the input port P1.
  • the second control valve 25 is pretensioned in such a way that in the de-energized state it forwards the compressed air at the input port P1 via the control pressure line 40 to the control connection 22 of the second valve 20. Therefore, on the back of the second diaphragm 23, when the second control valve 25 is not activated, the pressure of the latter is continuously present
  • Valve control device is desirable.
  • Exemplary embodiments relate to a valve arrangement for pressure control at an output port.
  • the valve assembly includes an input port, a
  • the valve arrangement further comprises a first control valve that controllably connects or ventilates the first control port to the input port and a second control valve that controllably connects or ventilates the first control port to the output port.
  • the first control valve is a solenoid valve, which ventilates the first control connection when de-energized.
  • the second control valve can also be a
  • Control port connects to the output port.
  • the first valve comprises a first membrane, which opens or closes a connection between the input port and the output port when the first valve is actuated.
  • the second valve can comprise a second membrane which, when the second valve is actuated, connects between the
  • Output port and the pressure sink opens or closes.
  • the first diaphragm is optionally pre-stressed (e.g. by a spring) in order to close the first valve when the inlet port is depressurized.
  • the second is optional
  • Diaphragm preloaded e.g. by another spring in order to close the second valve at the outlet port when there is no pressure.
  • the valve arrangement optionally includes a throttle in order to limit an inflow (e.g. in air) via the inlet port.
  • a throttle in order to limit an inflow (e.g. in air) via the inlet port.
  • Vehicle brake especially for commercial vehicles, that a previously defined
  • Output port with a brake cylinder (a brake of the vehicle) is connectable.
  • an ABS intervention can vent the output port through the second valve and thus briefly release the brake.
  • Valve arrangement as previously defined or with an anti-lock braking system as previously defined.
  • Exemplary embodiments also relate to a method for controlling a pressure at an output port by means of a valve device as previously defined.
  • the process includes:
  • Embodiments lowered the load on the second membrane (outlet membrane) to a level of the first membrane (holding membrane). This results in a significantly longer service life for the entire module. Basically, the
  • the outlet membrane is no longer significantly more stressed than the inlet membrane. Cracks in the outlet diaphragm can be avoided by lowering the control pressure or only appear significantly later.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram of a valve arrangement for pressure control according to a
  • FIG. 2 shows a possible implementation of the valve arrangement from FIG. 1.
  • 3A shows a circuit diagram of a conventional valve arrangement.
  • 3B shows an implementation of the conventional valve arrangement.
  • FIG. 1 shows a circuit diagram for a valve arrangement for pressure control according to an exemplary embodiment of the present invention. As in the conventional
  • the 3A are arranged in series between an input port P1 and a pressure sink S, a first valve 110 (for example a holding valve) and a second valve 120 (for example an outlet valve).
  • the pressure sink S can or have multiple openings to an environment or comprise one or more areas with reduced pressure.
  • the first valve 110 includes one
  • Control input 112 which is connected to a first control valve 115.
  • the first control valve 115 connects the control port 112 of the first valve 110 either to the pressure sink S or to the input port P1.
  • the second valve 120 also includes a control input 122 which is controlled via a second control valve 125.
  • the second control valve 125 connects the control port 122 of the second valve 120 either to the pressure sink S or to the output port P2.
  • the dashed lines are intended to indicate a possible guidance of the first valve 110 and / or the second valve 120 when the valve is confirmed.
  • Embodiments a drive pressure line 140 available, the
  • Output port P2 connects to the second control valve 125, so that the control pressure at the control input 22 is provided by the output port P2 and not by the input port P1.
  • the first control valve 115 and / or the second control valve 125 is / are, for example, a pre-loaded solenoid valve (s) that are in a de-energized state
  • the first control valve 115 thus connects the control port 112 of the first valve 110 to the pressure sink S in the de-energized state and to the input port P1 in the energized state (activated state).
  • Control valve 25 connects the control port 122 of the second valve 120 to the output port P2 in the de-energized state and to the pressure sink S in the activated state.
  • a pressure at the input port P1 is passed through the first valve 110 to the output port P2 (for example when the brake is actuated).
  • This connection can be specifically interrupted or held by switching the first valve 110 through the control valve 115.
  • the pressure at the output port P2 is passed through the second control valve 125 to the control port 122 of the second valve 120.
  • the second control valve 125 is not actuated, the connection between the output port P2 and the pressure sink S remains interrupted and the brake pressure is maintained.
  • the pressure at the output port P2 is to be significantly reduced, at least temporarily. This is achieved by activating the second control valve 125 (it is energized), so that the control connection 122 on the second valve 120 is vented. This causes the outlet port P2 to be vented by opening the connection to the pressure sink S through the second valve 120.
  • FIG. 2 shows a possible concrete implementation of the circuit from FIG. 1, which in turn is similar to the implementation from FIG. 3A.
  • all pressure sinks S are connected to a vent port P3, which in turn can be connected to an external environment.
  • a vent port P3 which in turn can be connected to an external environment.
  • the first valve 110 includes a first diaphragm 113 and the second valve 120 includes a second diaphragm 123.
  • the one shown includes
  • the first membrane 113 opens and / or closes the connection between the
  • the first valve 110 closes when the
  • Control port 112 is vented, the first valve 110 opens.
  • the second diaphragm 123 opens and / or closes the connection between the output port P2 and the pressure sink S, depending on a pressure at the control port 122 of the second valve 120.
  • the second valve 120 closes when the control connection 122 is vented, the second valve 120 opens the connection to the pressure sink S.
  • the drive pressure line 140 is between the output port P2 and the second control valve 125 and the pressure at the output port P2 is used as a control pressure for venting the second valve 20 - and not, as in the conventional arrangement, the pressure from the input port P1.
  • the first control valve 115 is pretensioned by means of a spring, for example, in such a way that it ventilates the control connection 112 of the first valve 110 in the currentless state. Therefore, the first valve 110 will automatically open when a positive pressure is applied to the input port P1.
  • the second control valve 125 is also biased by means of a spring in such a way that, when de-energized, the compressed air is above the
  • Control pressure line 140 forwards to the control port 122 of the second valve 120. Therefore, the pressure from the output port P2 is continuously applied to the back of the second membrane 123.
  • the exemplary anti-lock braking system is to intervene (the pressure at the output port P2 is to be briefly or pulsedly reduced, for example), this is done by opening the second valve 120, whereby the output port P2 is connected to the pressure sink S (P3).
  • the second control valve 125 is briefly energized, which causes the control connection 122 to be vented, so that the second diaphragm 122 opens the opening to the pressure sink S.
  • a new venting of the control port 122 by de-energizing the second control valve 125 increases the pressure at the control port 122 to the pressure from the output port P2.
  • the same pressures are then present on both sides of the second membrane 123.
  • the second diaphragm 123 is prestressed (e.g. via a spring), the second diaphragm 123 closes the opening in this case
  • the second membrane 123 closes an opening to a flow channel located above, which is connected via a funnel-shaped structure to the pressure sink S at the vent port P3 (shown only schematically in FIG. 2, since the connection is located outside the drawing plane).
  • Realization of the invention may be essential.

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Abstract

Eine Ventilanordnung zur Drucksteuerung an einem Ausgangsport (P2) ist offenbart. Die Ventilanordnung umfasst einen Eingangsport (P1), eine Drucksenke (S), ein erstes Ventil (110) mit einem ersten Steueranschluss (112) und ein zweites Ventil (120) mit einem zweiten Steueranschluss (122), die seriell zwischen dem Eingangsport (P1) und der Drucksenke (S) angeordnet sind und zwischen denen der Ausgangsport (P2) abzweigt. Die Ventilanordnung umfasst weiter ein erstes Steuerventil (115), das steuerbar den ersten Steueranschluss (112) mit dem Eingangsport (P1) verbindet oder entlüftet, und ein zweites Steuerventil (125), das steuerbar den ersten Steueranschluss (122) mit dem Ausgangsport (P2) verbindet oder entlüftet.

Description

BESCHREIBUNG
Ventilanordnung und ein Verfahren zur Drucksteuerung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ventilanordnung und ein Verfahren zur Drucksteuerung an einem Ausgangsport, insbesondere auf eine Ventilanordnung mit einer optimierten Luftführung zur Steigerung ihrer Lebensdauer.
Bei Antiblockiersystemen (ABS) von pneumatischen Bremsanlagen für Nutzfahrzeuge wird der Luftdruck bei einem ABS-Eingriff kurzzeitig zum Teil kräftig verringert, um so ein Blockieren der Räder aufzuheben bzw. die Bremse kurzzeitig zu lösen. Diese Druckabsenkungen werden beispielsweise durch ein Auslassventil umgesetzt, wobei eine Membrane in dem Auslassventil bei der gegenwärtigen Konstruktionsform durch diese kurzzeitige(n) Druckabsenkung(en) erheblich belastet wird, was gleichzeitig die Lebensdauer der Ventilanordnung begrenzt.
Fig. 3A und Fig. 3B zeigen beispielhaft eine derartige konventionelle Ventilanordnung, die zur ABS-Drucksteuerung genutzt wird, wobei die Fig. 3A ein Schaltbild und die Fig. 3B eine beispielhafte Implementierung der Ventilanordnung zeigt.
In der Ventilanordnung der Fig. 3A sind zwischen einem Eingangsport P1 und einer Drucksenke S, ein erstes Ventil 10 und ein zweites Ventil 20 seriell angeordnet. Das erste Ventil 10 umfasst einen Steuereingang 12, der mit einem erste Steuerventil 15 verbunden ist. Das erste Steuerventil 15 verbindet den Steueranschluss 12 des ersten Ventils 10 entweder mit der Drucksenke S oder mit dem Eingangsport P1. Das zweite Ventil 20 umfasst ebenfalls einen Steuereingang 22, der über ein zweites Steuerventil 25 angesteuert wird. Das zweite Steuerventil 25 verbindet den Steueranschluss 22 des zweiten Ventils 20 entweder mit der Drucksenke S oder ebenfalls mit dem Eingangsport P1. In der gezeigten Ventilanordnung ist zwischen dem Eingangsport P1 und dem zweiten Steuerventil 25 eine Ansteuerdruckleitung 40 ausgebildet, sodass der Druck vom Eingangsport P1 als Steuerdruck am Steuereingang 22 bereitgestellt wird. Fig. 3B zeigt eine mögliche konkrete Implementierung der Verschaltung aus der Fig.
3A. Alle Drucksenken S sind hier mit einem Entlüftungsport P3 verbunden, der beispielsweise mit einer äußeren Umgebung verbunden ist. Das erste Ventil 10 umfasst eine erste Membrane 13 und das zweite Ventil 20 eine zweite Membrane 23. Die erste Membrane 13 öffnet und/oder schließt die Verbindung zwischen dem Eingangsport P1 und dem Ausgangsport P2, und zwar in Abhängigkeit von einem Druck an dem
Steueranschluss 12. Wenn der Steueranschluss 12 belüftet ist, schließt das erste Ventil 10, wenn der Steueranschluss 12 entlüftet ist, öffnet das erste Ventil 10. Die zweite Membrane 23 öffnet und/oder schließt die Verbindung zwischen dem Ausgangsport P2 und der Drucksenke S, und zwar in Abhängigkeit von einem Druck an dem
Steueranschluss 22. Wenn der Steueranschluss 22 belüftet ist, schließt das zweite Ventil 20, wenn der Steueranschluss 22 entlüftet ist, öffnet das zweite Ventil 20. Wie in der Fig. 3A schematisch gezeigt, ist die Ansteuerdruckleitung 40 als ein Kanal zwischen dem Eingangsport P1 und dem zweiten Steuerventil 25 ausgebildet.
Das erste Steuerventil 15 ist derart vorgespannt, dass es im stromlosen Zustand den Steueranschluss 12 des ersten Ventils 20 entlüftet. Daher wird das erste Ventil 10 bei Anliegen eines positiven Druckes am Eingangsport P1 automatisch öffnen. Das zweite Steuerventil 25 ist derart vorgespannt, dass es im stromlosen Zustand die Druckluft am Eingangsport P1 über der Ansteuerdruckleitung 40 an den Steueranschluss 22 des zweiten Ventils 20 weiterleitet. Daher liegt auf der Rückseite der zweiten Membrane 23 bei Nichtaktivierung des zweiten Steuerventils 25 fortlaufend der Druck von dem
Eingangsport P1 an.
In der gezeigten (default) Stellung wird der Druck des Eingangsports P1 über das geöffnete erste Ventil 10 an den Ausgangsport P2 weitergeleitet. Wenn nun aber ein ABS-Eingriff ausgeführt werden soll und dadurch der Druck am Ausgangsport P2 kurzzeitig gesenkt werden soll, geschieht dies über ein Öffnen des zweiten Ventils 20. Dadurch wird der Ausgangsport P2 mit der Drucksenke S (P3) verbunden. Dies kann über ein Bestromen des zweiten Steuerventils 25 geschehen, was ein Entlüften des Steueranschlusses 22 bewirkt. Ein erneutes Belüften des Steueranschlusses 22 unter Nutzung des zweiten Steuerventils 25 erhöht den Druck an dem Steueranschluss 22 auf den Druck von dem Eingangsport P1 und somit zum Schließen des zweiten Ventils 20. Da bei der Aktivierung des ABS der Druck am Eingangsport P1 häufig deutlich größer ist als der Druck am Ausgangsport P2, führte dies zu einer erheblichen
Belastung der zweiten Membrane 23, die die beiden Drücke voneinander trennt.
Hierdurch wird die Lebensdauer der gesamten Ventilanordnung erheblich verkürzt. Ein Auswechseln einer einzelnen Membrane ist wirtschaftlich in der Regel nicht sinnvoll.
Daher besteht ein Bedarf nach Ventilanordnungen, die eine schnelle und effiziente Drucksteuerung an einem Ausgangsport ermöglicht, trotzdem aber eine lange
Lebensdauer der genutzten Ventile sicherstellt. Insbesondere für das autonome Fahren ist dies wichtig, da dort die verwendeten Komponenten fortlaufend einer hohen
Belastung ausgesetzt sind und eine deutlich höhere Lebensdauer der
Ventilsteuereinrichtung wünschenswert ist.
Zumindest ein Teil der obengenannten Probleme wird durch eine Ventilanordnung nach Anspruch 1 und ein Verfahren zur Drucksteuerung nach Anspruch 9 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere vorteilhafte Ausführungsformen der
Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Ventilanordnung zur Drucksteuerung an einem Ausgangsport. Die Ventilanordnung umfasst einen Eingangsport, eine
Drucksenke, ein erstes Ventil mit einem ersten Steueranschluss und ein zweites Ventil mit einem zweiten Steueranschluss, die seriell zwischen dem Eingangsport und der Drucksenke angeordnet sind und zwischen denen der Ausgangsport abzweigt. Die Ventilanordnung umfasst weiter ein erstes Steuerventil, das steuerbar den ersten Steueranschluss mit dem Eingangsport verbindet oder entlüftet, und ein zweites Steuerventil, das Steuerbar den ersten Steueranschluss mit dem Ausgangsport verbindet oder entlüftet.
Optional ist das erste Steuerventil ein Magnetventil, welches im stromlosen Zustand den ersten Steueranschluss entlüftet. Auch das zweite Steuerventil kann ein
Magnetventil sein, wobei im stromlosen Zustand das Magnetventil den zweiten
Steueranschluss mit dem Ausgangsport verbindet. Optional umfasst das erste Ventil eine erste Membrane, die bei einer Betätigung des ersten Ventils eine Verbindung zwischen dem Eingangsport und dem Ausgangsport öffnet oder schließt. Ebenso kann das zweite Ventil eine zweite Membrane umfassen, die bei einer Betätigung des zweiten Ventils eine Verbindung zwischen dem
Ausgangsport und der Drucksenke öffnet oder schließt.
Optional ist die erste Membrane vorgespannt (z.B. durch eine Feder), um bei einem drucklosen Eingangsport das erste Ventil zu schließen. Optional ist die zweite
Membrane vorgespannt (z.B. durch eine weitere Feder), um im drucklosen Fall am Ausgangsport das zweite Ventil zu schließen.
Optional umfasst die Ventilanordnung eine Drossel, um einen Zufluss (z.B. an Luft) über den Eingangsport zu begrenzen.
Ausführungsbeispiele beziehen sich auch auf ein Antiblockiersystem für eine
Fahrzeugbremse, insbesondere für Nutzfahrzeuge, das eine zuvor definierte
Ventilanordnung zur Drucksteuerung am Ausgangsport aufweist, wobei der
Ausgangsport mit einem Bremszylinder (einer Bremse des Fahrzeuges) verbindbar ist.
Optional kann ein ABS-Eingriff eine Entlüftung des Ausgangsports durch das zweite Ventils und somit ein kurzzeitiges Lösen der Bremse bewirken.
Ausführungsbeispiele beziehen sich auch auf ein Nutzfahrzeug mit einer
Ventilanordnung, wie sie zuvor definiert wurde, oder mit einem Antiblockiersystem, wie es zuvor definiert wurde.
Ausführungsbeispiele beziehen sich auch auf ein Verfahren zur Steuerung eines Druckes an einem Ausgangsport mittels einer Ventileinrichtung, wie sie zuvor definiert wurde. Das Verfahren umfasst:
- Zuführen eines Druckes über den Eingangsport durch ein erstes Ventil zu einem Ausgangsport;
- Schließen des ersten Ventils, um den Druck am Ausgangsport zu halten; - Verbinden des Ausgangsports mit einer Drucksenke durch ein zweites Ventil, um den Druck am Ausgangsport abzusenken (z. B. kurzzeitig, stoßartig); und
- Unterbrechen der Verbindung des Ausgangsports zu der Drucksenke durch ein Ansteuern des zweiten Ventils mit dem Druck am Ausgangsport.
Im Gegensatz zu konventionellen Ventilanordnungen zur Drucksteuerung, bei denen die Ansteuerung der beiden Membranen serienmäßig mit ungeregeltem Druck erfolgt (siehe Fig. 3A und Fig. 3B), wird durch die geänderte Luftzuführung bei
Ausführungsbeispielen die Belastung der zweiten Membrane (Auslassmembran) auf ein Niveau der ersten Membrane (Haltemembran) abgesenkt. Dadurch wird eine wesentlich höhere Lebensdauer des Gesamtmoduls erreicht. Grundsätzlich wird somit die
Auslassmembran nicht mehr signifikant stärker belastet als die Einlassmembran. Risse an der Auslassmembrane können durch die Druckabsenkung des Steuerdruckes vermieden werden oder treten erst deutlich später auf.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der
unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränken, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild einer Ventilanordnung zur Drucksteuerung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine mögliche Implementierung der Ventilanordnung aus der Fig. 1.
Fig. 3A zeigt ein Schaltbild einer konventionellen Ventilanordnung.
Fig. 3B zeigt eine Implementierung der konventionellen Ventilanordnung.
Fig. 1 zeigt ein Schaltbild für eine Ventilanordnung zur Drucksteuerung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in der konventionellen
Ventilanordnung aus der Fig. 3A sind zwischen einem Eingangsport P1 und einer Drucksenke S, ein erstes Ventil 110 (zum Beispiel ein Halteventil) und ein zweites Ventil 120 (zum Beispiel ein Auslassventil) seriell angeordnet. Die Drucksenke S kann eine oder mehrere Öffnungen zu einer Umgebung aufweisen oder einen oder mehrere Bereiche mit verringertem Druck umfassen. Das erste Ventil 110 umfasst einen
Steuereingang 112, der mit einem ersten Steuerventil 115 verbunden ist. Das erste Steuerventil 115 verbindet den Steueranschluss 112 des ersten Ventils 110 entweder mit der Drucksenke S oder mit dem Eingangsport P1. Das zweite Ventil 120 umfasst ebenfalls einen Steuereingang 122, der über ein zweites Steuerventil 125 angesteuert wird. Das zweite Steuerventil 125 verbindet den Steueranschluss 122 des zweiten Ventils 120 entweder mit der Drucksenke S oder mit dem Ausgangsport P2. Die gestrichelten Linien sollen eine mögliche Führung des ersten Ventils 110 und/oder des zweiten Ventils 120 beim Bestätigen des Ventils andeuten.
Im Gegensatz zu der konventionellen Ventilanordnung aus der Fig. 3A ist bei
Ausführungsbeispielen eine Ansteuerdruckleitung 140 vorhanden, die den
Ausgangsport P2 mit dem zweiten Steuerventil 125 verbindet, sodass der Steuerdruck am Steuereingang 22 vom Ausgangsport P2 bereitgestellt wird und nicht von dem Eingangsport P1.
Das erste Steuerventil 115 und/oder das zweite Steuerventil 125 ist/sind beispielsweise (ein) vorgespannte(s) Magnetventil(e), die/der in einem stromlosen Zustand eine
Vorzugsstellung aufweisen. So verbindet das erste Steuerventil 115 im stromlosen Zustand den Steueranschluss 112 des ersten Ventils 110 mit der Drucksenke S und im bestromten Zustand (aktivierten Zustand) mit dem Eingangsport P1. Das zweite
Steuerventil 25 verbindet im stromlosen Zustand den Steueranschluss 122 des zweiten Ventils 120 mit dem Ausgangsport P2 und im aktivierten Zustand mit der Drucksenke S.
Auf diese Weise wird ein Druck am Eingangsport P1 durch das erste Ventil 110 hin zum Ausgangsport P2 weiterleitet (wenn z.B. die Bremse betätigt wird). Diese Verbindung kann durch ein Schalten des ersten Ventils 110 durch das Steuerventil 115 gezielt unterbrochen bzw. gehalten werden. Außerdem wird der Druck am Ausgangsport P2 durch das zweite Steuerventil 125 hin zum Steueranschluss 122 des zweiten Ventils 120 geleitet. Solange wie das zweite Steuerventil 125 nicht betätigt wird, bleibt die Verbindung zwischen dem Ausgangsport P2 und der Drucksenke S unterbrochen und der Bremsdruck wird gehalten. Wenn das beispielhafte ABS aktiviert wird, soll der Druck am Ausgangsport P2, zumindest zeitweise, deutlich gesenkt werden. Das wird durch eine Aktivierung des zweiten Steuerventils 125 erreicht (es wird bestromt), sodass der Steueranschluss 122 am zweiten Ventil 120 entlüftet. Dies bewirkt ein Entlüften des Ausgangsport P2 durch das Öffnen der Verbindung zur Drucksenke S durch das zweite Ventil 120.
Fig. 2 zeigt eine mögliche konkrete Implementierung der Verschaltung aus der Fig. 1 , die wiederum ähnlich zur Implementierung aus der Fig. 3A ist. Auch hier sind alle Drucksenken S sind mit einem Entlüftungsport P3 verbunden, der wiederum mit einer äußeren Umgebung verbunden sein kann. Wie bei der konventionellen
Implementierung umfasst das erste Ventil 110 eine erste Membran 113 und das zweite Ventil 120 umfasst eine zweite Membran 123. Außerdem umfasst die gezeigte
Implementierung eine optionale Drossel 105, um die Durchflussmenge durch die Ventilanordnung auf einen gewünschten Wert zu begrenzen.
Die erste Membrane 113 öffnet und/oder schließt die Verbindung zwischen dem
Eingangsport P1 und dem Ausgangsport P2, und zwar in Abhängigkeit von einem Druck an dem Steueranschluss 112 des ersten Ventils 110. Wenn der Steueranschluss 112 des ersten Ventils 110 belüftet ist, schließt das erste Ventil 110, wenn der
Steueranschluss 112 entlüftet ist, öffnet das erste Ventil 110.
Die zweite Membrane 123 öffnet und/oder schließt die Verbindung zwischen dem Ausgangsport P2 und der Drucksenke S, und zwar in Abhängigkeit von einem Druck an dem Steueranschluss 122 des zweiten Ventils 120. Wenn der Steueranschluss 122 belüftet ist, schließt das zweite Ventil 120, wenn der Steueranschluss 122 entlüftet ist, öffnet das zweite Ventil 120 die Verbindung zur Drucksenke S.
Alle weiteren Komponenten können in der gleichen Weise ausgebildet sein, wie bei der konventionellen Ventilanordnung aus der Fig. 3A bzw. 3B.
Im Gegensatz zur konventionellen Implementierung aus der Fig. 3A ist jedoch die Ansteuerdruckleitung 140 zwischen dem Ausgangsport P2 und dem zweite Steuerventil 125 ausgebildet und der Druck am Ausgangsport P2 wird als Steuerdruck zum Belüften des zweiten Ventils 20 genutzt - und nicht wie bei der konventionellen Anordnung der Druck vom Eingangsport P1.
Das erste Steuerventil 115 ist beispielhaft mittels einer Feder derart vorgespannt, dass es im stromlosen Zustand den Steueranschluss 112 des ersten Ventils 110 entlüftet. Daher wird das erste Ventil 110 bei Anliegen eines positiven Druckes am Eingangsport P1 automatisch öffnen. Das zweite Steuerventil 125 ist ebenfalls mittels einer Feder derart vorgespannt, dass es im stromlosen Zustand die Druckluft über der
Ansteuerdruckleitung 140 an den Steueranschluss 122 des zweiten Ventils 120 weiterleitet. Daher liegt auf der Rückseite der zweiten Membrane 123 fortlaufend der Druck von dem Ausgangsport P2 an.
Wenn ein Eingriff des beispielhaften Antiblockiersystems erfolgen soll (der Druck am Ausgangsport P2 soll z.B. kurzzeitig oder pulsartig gesenkt werden), geschieht dies über ein Öffnen des zweiten Ventils 120, wodurch der Ausgangsport P2 mit der Drucksenke S (P3) verbunden wird. Flierzu wird das zweite Steuerventil 125 kurzzeitig bestromt, was ein Entlüften des Steueranschlusses 122 bewirkt, sodass die zweite Membrane 122 die Öffnung zur Drucksenke S freigibt.
Ein erneutes Belüften des Steueranschlusses 122 durch ein Stromlosschalten des zweiten Steuerventils 125 erhöht den Druck an dem Steueranschluss 122 auf den Druck von dem Ausgangsport P2. Auf beiden Seiten der zweiten Membrane 123 liegen dann gleiche Drücke an. Da aber die zweite Membrane 123 vorgespannt ist (z.B. über eine Feder), schließt die zweite Membrane 123 in diesem Fall die Öffnung zur
Drucksenke S. Hierbei schließt die zweite Membrane 123 eine Öffnung zu einem oberhalb gelegenen Strömungskanal, der über eine trichterförmige Struktur mit der Drucksenke S am Entlüftungsport P3 verbunden ist (in der Fig. 2 nur schematisch gezeigt, da die Verbindung sich außerhalb der Zeichenebene befindet.
Es versteht sich, dass die Drücke und auch die Kanalführungen beliebig gewählt sein können und die Erfindung nicht auf bestimmte Druckverhältnisse oder Kanalführungen eingeschränkt werden soll. Ein Vorteil von Ausführungsbeispielen besteht jedoch gerade darin, dass - unabhängig von den vorhandenen Drücken - auf beiden Seiten der zweiten Membrane 123
(annähernd) gleiche Drücke anliegen, nämlich der Druck vom Ausgangsport P2.
Hierdurch wir die Belastung der zweiten Membrane 123 deutlich gesenkt und die Lebensdauer verlängert. Es kommt zu einer deutlich geringeren Belastung bzw. zu geringeren Spannungen im Material und dadurch zu weniger Schäden in den Bauteilen.
Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die
Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
BEZUGSZEICHENLISTE
10, 1 10 erstes Ventil
12, 112 Steueranschluss des ersten Ventils 13, 113 erste Membrane
15, 115 erstes Steuerventil
20, 120 zweites Ventil
22, 122 Steueranschluss des zweiten Ventils 23, 123 zweite Membrane
25, 125 zweites Steuerventil
40, 140 Ansteuerdruckleitungen
P1 Eingangsport
P2 Ausgangsport
S, P3 Drucksenke/Entlüftungsport

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Ventilanordnung zur Drucksteuerung an einem Ausgangsport (P2) mit einem Eingangsport (P1 ), einer Drucksenke (S), einem ersten Ventil (110) mit einem ersten Steueranschluss (112) und einem zweiten Ventil (120) mit einem zweiten
Steueranschluss (122), die seriell zwischen dem Eingangsport (P1 ) und der Drucksenke (S) angeordnet sind und zwischen denen der Ausgangsport (P2) abzweigt,
gekennzeichnet durch
ein erstes Steuerventil (115), das steuerbar den ersten Steueranschluss (112) mit dem Eingangsport (P1 ) verbindet oder entlüftet; und
ein zweites Steuerventil (125), das steuerbar den ersten Steueranschluss (122) mit dem Ausgangsport (P2) verbindet oder entlüftet.
2. Ventilanordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Steuerventil (115) ein Magnetventil ist, welches im stromlosen Zustand den ersten Steueranschluss (112) entlüftet; und
das zweite Steuerventil (125) ein Magnetventil ist, welches im stromlosen Zustand den zweiten Steueranschluss (122) mit dem Ausgangsport (P2) verbindet.
3. Ventilanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Ventil (110) eine erste Membrane (113) umfasst, die bei einer Betätigung des ersten Ventils (110) eine Verbindung zwischen dem Eingangsport (P1 ) und dem
Ausgangsport (P2) öffnet oder schließt; und/oder
das zweite Ventil (120) eine zweite Membrane (123) umfasst, die bei einer Betätigung des zweiten Ventils (120) eine Verbindung zwischen dem Ausgangsport (P2) und der Drucksenke (S) öffnet oder schließt.
4. Ventilanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Membrane (113) vorgespannt ist, um im drucklosen Fall am Eingangsport (P1 ) das erste Ventil (110) zu schließen; und/oder die zweite Membrane (123) vorgespannt ist, um im drucklosen Fall am Ausgangsport (P2) das zweite Ventil (110) zu schließen.
5. Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
eine Drossel (105), die einen Zufluss über den Eingangsport (P1 ) zu begrenzen.
6. Antiblockiersystem für eine Fahrzeugbremse,
gekennzeichnet durch
eine Ventilanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Drucksteuerung am Ausgangsport (P2), wobei der Ausgangsport (P2) mit einem Bremszylinder einer Bremse des Fahrzeuges verbindbar ist.
7. Antiblockiersystem (ABS) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein ABS-Eingriff eine Entlüftung des Ausgangsports (P2) durch das zweite Ventils (120) und somit ein kurzzeitiges Lösen der Bremse bewirkt.
8. Nutzfahrzeug,
gekennzeichnet durch
eine Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5; oder
einem Antiblockiersystem nach Anspruch 6 oder Anspruch 7.
9. Verfahren zur Steuerung eines Druckes an einem Ausgangsport (P2) mittels einer Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 -5,
gekennzeichnet durch
- Zuführen eines Druckes über den Eingangsport (P1 ) durch ein erstes Ventil (110) zu einem Ausgangsport (P2);
- Schließen des ersten Ventils (110), um den Druck am Ausgangsport (P2) zu
halten;
- Verbinden des Ausgangsports (P2) mit einer Drucksenke (S) durch ein zweites Ventil (120), um den Druck am Ausgangsport (P2) abzusenken; und - Unterbrechen der Verbindung des Ausgangsports (P2) zu der Drucksenke (S) durch ein Ansteuern des zweiten Ventils (120) mit dem Druck am Ausgangsport (P2).
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