Gegenstand der Erfindung ist eine automatische lastabhängige Bremsdruckregeleinrichtung, bei welcher der primär von einem Steuerventil ausgehend gesteuerte Bremsdruck von Druckluft in einem Regelventil nach Massgabe einer Achsbelastung verändert wird.
Bisher gelangten zur lastabhängigen Bremsdruckregelung besondere Ventile zur Verwendung, auf welche die Achsbelastung als Stellgrösse auf rein mechanischem Weg zur Einwirkung gebracht wurde. Ein diesbezügliches Beispiel ist in der CH-PS 503 600 beschrieben. Solche Einrichtungen verlangten hinsichtlich der Ausbildung des Regelventils und der zuverlässigen mechanischen Übertragung der Achsbelastung auf dasselbe einen erheblichen Investitionsaufwand und auch einen nichtvernachlässigbaren Aufwand hinsichtlich Wartung.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen, und zwar unter Ausnützung des Umstandes, dass neuerdings Baustoffe auf den Markt gelangt sind, die eine besondere Charakteristik von: darauf ausgeübter Druck-Milliampere bzw. von darauf ausge übter Druck/Ohmscher Widerstand besitzen. Es gibt insbesondere einen solchen Baustoff, bei dem jede dieser beiden Charakteristiken in einem breiten Bereich beinahe nach einer geraden Linie verlaufen.
Die erfindungsgemässe automatische lastabhängige Bremsdruckregeleinrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil als elektropneumatischer Wandler ausgebildet ist, zu dessen elektrischer Steuerung eine Vorrichtung vorgesehen ist, in welcher ein die Achsbelastung als Kraft oder als Druck aufnehmender Messwandler vorgesehen ist, der ein elektrisches Signal abgibt, dessen Grösse mit der Kraft bzw. mit dem Druck in einer vorbestimmten Funktion steht, und dass Mittel vorgesehen sind, welche dieses Signal elektronisch verstärken und an den elektropneumatischen Wandler als Steuersignal abgeben.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass der Messwandler ein solcher ist, der einen mit metallischen Partikeln durchsetzten Kunststoff enthält, dessen elektrischer Widerstand zu dem auf eine freie Oberfläche ausgeübten Druck in einer vorbestimmten Funktion steht.
Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar. Es zeigen:
Fig. 1 ein Anlageschema einer Bremseinrichtung in einem Zug- und einem Anhängerfahrzeug, die Fig. 2 und 3 Querschnitte eines Messwandlers, der im Zug- bzw. im Anhängerfahrzeug Verwendung findet, und
Fig. 4 ein Diagramm, in dem auf der Abszisse der Druck und auf der Ordinate der Ohmsche Widerstand eingetragen ist, für ein typisches Widerstandsmaterial, das im Messwandler Verwendung findet.
Mit der strichpunktierten Linie 1 ist das Zugfahrzeug und mit der strichpunktierten Linie 2 ist das Anhängerfahrzeug abgegrenzt. Es ist eine übliche pneumatische Zweikreis-Bremsanlage im Zugfahrzeug vorhanden, wobei durch ein Zweikreisbremssteuerventil 3 die Einspeisung von Druckluft über eine Leitung 4 zu den Vorderachsbremszylindern 5 und über eine Leitung 6 zu den Hinterachsbremszylindern 8 über den elektropneumatischen Wandler 7 führt. Der Wandler 7 kann für eine direkte oder indirekte Funktion ausgebildet sein, d. h.
der vom Ventil 3 eingesteuerte Druck wird mit zu- oder abnehmendem elektrischem Signal der Last entsprechend abgeschwächt den Bremszylindern 8 zugeführt.
Das elektrische Signal wird im Messwandler 9 erzeugt. Die Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsart, die weiterhin noch beschrieben wird. Der Messwandler 9 kann z. B. zwischen den Blattfedern 12 und der Achse angeordnet sein. Im gezeigten Beispiel ist er zwischen einem an dem auf- und abwärts beweglich geführten einen Ende der Blattfedern 12 angelenkten Druckblock 9 und dem Fahrzeugrahmen 13 eingesetzt, in einer Tasche dieses letzteren. Durch die jeweils herrschende Last wird das in Funktion des Druckes veränderliche elektrische Widerstandsmaterial mehr oder weniger zusammengepresst.
Der dabei entstehende veränderliche elektrische Widerstand in Funktion der veränderlichen Last wird als Eingangsspannungsteiler des Verstärkers 14 ausgebildet. Die im Knotenpunkt 15 des Spannungsteilers erzeugte Spannung wird in einer ersten Stufe 16 verstärkt und deren Ausgang zur Steuerung einer Ausgangsleistungsstufe 17 verwendet. Die Ausgangsspannung der Leistungsstufe 17 am Knotenpunkt 18 wird über Leitung 19 der ersten Stufe als Rückkoppelung wieder zugeführt.
Die Ausgangsspannung wird zugleich zur Steuerung des elektropneumatischen Wandlers 7 verwendet und somit in letzterem ein vom Bremssteuerventil 3 eingespeister Druck, je nach herrschender Last, mehr oder weniger abgeschwächt, den Bremszylindern 8 zugeführt.
Der Verstärker 14 kann auf dem Relais-Prinzip aufgebaut sein, d. h. der Eingang 20 der Leistungsstufe ist dauernd mit dem Plus-Pol 21 der Batterie 22 verbunden, und nur die Vor verstärkerstufe 16 wird mit dem Bremslichter-Stromkreis 23 über Eingang 24 gespeist.
Die durch die strichpunktierte Linie 2 abgegrenzte Anlage auf dem Anhängerfahrzeug ist, was die pneumatische Ausrüstung betrifft, üblicher Art, weist jedoch als mögliche Ausführungsform eine Luftfederung auf. Der im Luftbalg 30 herrschende Luftdruck wird als Lastgrösse verwendet und wird in einem Messwandler 31 in eine dem Druck beziehungsweise der Last entsprechende elektrische Grösse umgewandelt.
Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines derartigen Messwandlers. Der variable Widerstand des Messwandlers 31 wird wieder dem Eingangsspannungsleiter des Verstärkers 32 zugeführt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 32 wird wiederum zur Steuerung des elektropneumatischen Wandlers 33 verwendet. Dieser reduziert, analog wie im Zugfahrzeug, den eingesteuerten Druck entsprechend den Lastverhältnissen, bevor er den Bremszylindern 34 zugeführt wird.
Fig. 2 veranschaulicht eine mögliche Ausführungsform eines Messkraftwandlers. In einem Gehäuse 40 ist zwischen den beiden Isolierscheiben 41 und 42 und den beiden Elektroden 43 und 44 das vom Druck abhängige Widerstandsmaterial 45 eingelegt. Der Oberteil 46 ist im Gehäuse 40 gleitend angeordnet. Wenn nun eine Kraft in axialer Richtung auf ihn wirkt, wird das Material 45 zusammengedrückt, und der elektrische Widerstand von der Elektrode 43 zu der Elektrode 44 verändert sich. Beide Elektroden sind mit den Anschlussdrähten 47 und 48 versehen, welche mittels den Isolierhülsen 49 und 50 vom Gehäuse 40 isoliert sind.
Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Messdruckwandlers. In einem Gehäuse 60 ist zwischen den zwei Elektroden 61 und 62 das druckabhängige Widerstandsmaterial 63 angeordnet und vom Gehäuse 60 durch die Isolierscheibe 64 isoliert. Über der Elektrode 61 ist eine Membrane 65 angeordnet, welche mit dem Deckel 66 einen dichten Druckraum 67 bildet. Wird der Raum 67 durch die Leitung 68 mit Druck beaufschlagt, wird die Scheibe 63 zusammengepresst, und der elektrische Widerstand zwischen den beiden Elektroden 61 und 62 verändert sich. Die beiden Drähte 69 und 71 sind als Anschlüsse der Elektroden angeordnet und werden mittels den Isolierhülsen 70 vom Gehäuse 60 isoliert.
Als Widerstandsmaterial 45 bzw. 63 kann beispielsweise das Dynacon C verwendet werden, das von der Firma Dynacon Industries Inc., in Leonia (New Jersey 07605, USA) hergestellt wird. Die Fig. 4 veranschaulicht eine typische Druck-Widerstands-Charakteristik eines solchen Widerstandsmaterials.
The subject of the invention is an automatic load-dependent brake pressure regulating device, in which the brake pressure of compressed air, which is primarily controlled by a control valve, is changed in a regulating valve in accordance with an axle load.
So far, special valves have been used for load-dependent brake pressure control, on which the axle load was brought into effect as a manipulated variable in a purely mechanical way. A related example is described in CH-PS 503 600. With regard to the design of the control valve and the reliable mechanical transmission of the axle load to the same, such devices require a considerable investment outlay and also a non-negligible outlay in terms of maintenance.
The invention aims to provide a remedy here, taking advantage of the fact that building materials have recently come onto the market which have a special characteristic of: the pressure milliamps exerted on them or the pressure / ohmic resistance exerted on them. In particular, there is such a building material in which each of these two characteristics runs almost in a straight line over a wide area.
The automatic load-dependent brake pressure regulating device according to the invention is characterized in that the regulating valve is designed as an electropneumatic converter, for the electrical control of which a device is provided in which a transducer is provided which receives the axle load as a force or as a pressure and emits an electrical signal whose magnitude has a predetermined function with the force or with the pressure, and that means are provided which electronically amplify this signal and output it to the electropneumatic converter as a control signal.
A preferred embodiment is characterized in that the transducer is one that contains a plastic interspersed with metallic particles, the electrical resistance of which has a predetermined function in relation to the pressure exerted on a free surface.
The accompanying drawing shows an embodiment of the subject matter of the invention.
1 shows a system diagram of a braking device in a towing vehicle and a trailer vehicle, FIGS. 2 and 3 are cross-sections of a transducer which is used in the towing vehicle or in the trailer vehicle, and
4 shows a diagram in which the pressure is entered on the abscissa and the ohmic resistance is entered on the ordinate, for a typical resistance material that is used in the measuring transducer.
The towing vehicle is delimited by the dash-dotted line 1 and the trailer vehicle is delimited by the dash-dotted line 2. There is a conventional pneumatic dual-circuit brake system in the towing vehicle, with compressed air being fed in through a dual-circuit brake control valve 3 via a line 4 to the front-axle brake cylinders 5 and via a line 6 to the rear-axle brake cylinders 8 via the electropneumatic converter 7. The converter 7 can be designed for a direct or indirect function, i. H.
the pressure applied by valve 3 is fed to brake cylinders 8 in a correspondingly weakened manner as the electrical signal of the load increases or decreases.
The electrical signal is generated in the measuring transducer 9. Fig. 2 shows a possible embodiment which will be further described. The transducer 9 can, for. B. be arranged between the leaf springs 12 and the axle. In the example shown, it is inserted between a pressure block 9, which is articulated to one end of the leaf springs 12, which is guided movably up and down, and the vehicle frame 13, in a pocket of the latter. The electrical resistance material, which varies as a function of the pressure, is more or less compressed by the prevailing load.
The resulting variable electrical resistance as a function of the variable load is designed as an input voltage divider of the amplifier 14. The voltage generated at node 15 of the voltage divider is amplified in a first stage 16 and its output is used to control an output power stage 17. The output voltage of the power stage 17 at the node 18 is fed back via line 19 to the first stage as feedback.
The output voltage is also used to control the electropneumatic converter 7 and, in the latter, a pressure fed in by the brake control valve 3, depending on the prevailing load, more or less attenuated, is supplied to the brake cylinders 8.
The amplifier 14 can be constructed on the relay principle, i. H. the input 20 of the power stage is permanently connected to the positive pole 21 of the battery 22, and only the pre amplifier stage 16 is fed to the brake light circuit 23 via input 24.
The system on the trailer, delimited by the dash-dotted line 2, is of the usual type as far as the pneumatic equipment is concerned, but has air suspension as a possible embodiment. The air pressure prevailing in the air bellows 30 is used as the load variable and is converted in a measuring transducer 31 into an electrical variable corresponding to the pressure or the load.
3 shows a possible embodiment of such a transducer. The variable resistance of the transducer 31 is fed back to the input voltage conductor of the amplifier 32. The output voltage of the amplifier 32 is in turn used to control the electropneumatic converter 33. As in the towing vehicle, this reduces the applied pressure in accordance with the load conditions before it is supplied to the brake cylinders 34.
2 illustrates a possible embodiment of a measuring force transducer. The pressure-dependent resistance material 45 is inserted in a housing 40 between the two insulating disks 41 and 42 and the two electrodes 43 and 44. The upper part 46 is slidably arranged in the housing 40. When a force acts on it in the axial direction, the material 45 is compressed and the electrical resistance from the electrode 43 to the electrode 44 changes. Both electrodes are provided with connecting wires 47 and 48, which are insulated from housing 40 by means of insulating sleeves 49 and 50.
Fig. 3 shows a possible embodiment of a measuring pressure transducer. The pressure-dependent resistance material 63 is arranged in a housing 60 between the two electrodes 61 and 62 and is isolated from the housing 60 by the insulating washer 64. A membrane 65 is arranged above the electrode 61 and forms a tight pressure space 67 with the cover 66. If the space 67 is pressurized by the line 68, the disk 63 is compressed and the electrical resistance between the two electrodes 61 and 62 changes. The two wires 69 and 71 are arranged as connections of the electrodes and are insulated from the housing 60 by means of the insulating sleeves 70.
Dynacon C, for example, manufactured by Dynacon Industries Inc., in Leonia (New Jersey 07605, USA), can be used as resistor material 45 or 63. Fig. 4 illustrates a typical pressure-resistance characteristic of such a resistor material.