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Die
Erfindung betrifft eine Steuerventileinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Diese
Steuerventileinrichtung ist als ein in einer mit Druckmittel arbeitenden
Anlage angeordnetes Relaisventil ausgebildet, welches eine mit einer ersten
Druckmittelquelle verbundene Druckmitteleingangskammer, eine mit
einem Verbraucher verbundene Druckmittelausgangskammer, eine mit
einer Steuerdruckquelle verbindbare Steuerkammer und einen Druckmittelauslaß besitzt.
Die Druckmittelausgangskammer ist wahlweise mit der Druckmitteleingangskammer
oder mit dem Druckmittelauslaß verbindbar.
Zur Verbindung der Druckmittelausgangskammer mit der Druckmitteleingangskammer
oder mit dem Druckmittelauslaß ist
eine Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
vorgesehen. Zum Steuern der Einlaß- und Auslaßventileinrichtung
dient ein Steuerkolben, der mit dem Druckmittel der Steuerkammer beaufschlagt
wird.
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Der
Druckmittelauslaß ist
bei dieser Steuerventileinrichtung mit dem Druckmittelausgang einer zusätzlichen Ventileinrichtung
verbunden, deren Druckmitteleingang mit einer zweiten Druckmittelquelle
in Verbindung steht.
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Im
Normalbetrieb, das heißt,
wenn die zusätzliche
Ventileinrichtung und auch alle anderen Komponenten der Druckmittelanlage
intakt sind, wird das von der zusätzlichen Ventileinrichtung
ausgesteuerte Druckmittel über
den Druckmittelauslaß,
das geöffnete
Auslaßventil
und die Druckmittelausgangskammer des Relaisventils in den Verbraucher
eingesteuert. Nur dann, wenn eine Störung in der zusätzlichen
Ventileinrichtung auftritt oder wenn eine Druckmittelleitung defekt
wird, welche zur Verbindung der zusätzlichen Ventileinrichtung
mit dem Druckmittelauslaß des
Relaisventils oder mit der zweiten Druckmittelquelle dient, die
dazu führt,
daß die
Druckmittelausgangskammer des Relaisventils drucklos wird, wird
bei Beaufschlagung der Steuerkammer mit Steuerdruckmittel der Steuerkolben
in Schließrichtung
des Auslaßventils
und in Öffnungsrichtung
des Einlaßventils
der Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung verschoben.
Der Druckmittelauslaß ist
dann mittels des geschlossenen Auslaßventils gegen die Druckmittelausgangskammer
abgesperrt und die Druckmittelausgangskammer ist über das
dann geöffnete
Einlaßventil
mit der Druckmitteleisgangskammer verbunden. Der Verbraucher erhält dann
Druckmittel aus der ersten Druckmittelquelle.
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Die
als Relaisventil ausgebildete Steuerventileinrichtung erfüllt somit
nur dann ihre Relaisfunktion, wenn bei Druckeinsteuerung in die
Steuerkammer und gleich zeitiger Betätigung der zusätzlichen Ventileinrichtung
die Druckmittelausgangskammer kein Druckmittel über den Druckmittelauslaß erhält. Die
Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
des Relaisventils wird deshalb auch nur in Ausnahmesituationen betätigt.
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Dadurch,
daß die
Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
nur in Ausnahmesituationen betätigt
wird, das heißt,
dadurch daß bewegbare
Teile der Einlaß- und
Auslaßventileinrichtung
im Normalbetrieb der Steuerventileinrichtung nicht bewegt werden,
ist es nicht ganz auszuschließen,
daß die
zwischen den bewegbaren Teilen angeordneten Dichtelemente anfangen
zu kleben, was bei einer Betätigung
der Einlaß- und
Auslaßventileinrichtung
zu einer Erhöhung
des Losbrechmomentes und zu einer Beeinträchtigung der Leichtgängigkeit
der Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
führen
kann.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Steuerventileinrichtung
der eingangs erwähnten
Art so auszubilden, daß ein
Kleben der bewegbaren Teile der Einlaß- und Auslaßventileinrichtung
weitgehend verhindert wird und so die einwandfreie Funktion der
Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
auch dann sichergestellt ist, wenn die Einlaß- und Auslaßventileinrichtung
längere
Zeit nicht betätigte
worden ist.
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Diese
Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Weiterbildungen
und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, daß die Dichtigkeit der Einlaß- und Auslaßventileinrichtung
der Steuerventileinrichtung auch dann gewährleistet ist, wenn sie längere Zeit
nicht betätigt worden
ist oder auch wenn die Steuerventileinrichtungen starken Temperaturschwankungen
ausgesetzt ist. Ein Kleben der Dichtungen bzw. der Dichtflächen wird
dadurch verhindert, daß auch
dann eine Relativbewegung zwischen Ventilschließglied und Führungseinrichtung
für das
Ventilschließglied
stattfindet, wenn die Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung nicht
betätigt
wird.
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Anhand
der Zeichnung werden nachfolgend drei Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Relaisventil mit einer bewegbaren Führungseinrichtung für das Ventilschließglied der Einlaß- und Auslaßventileinrichtung
des Relaisventils,
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2 die
Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
des Relaisventils mit einer gegenüber 1 geänderten
Führungseinrichtung
für das
Ventilschließglied
und
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3 die
Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
des Relaisventils mit einer Führungseinrichtung für das Ventilschließglied der
Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung,
wobei die Führungseinrichtung
von einer Feder beaufschlagt wird.
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1 zeigt
eine als Relaisventil ausgebildete Steuerventileinrichtung mit bewegbarer
Führungseinrichtung
für das
Ventilschließglied.
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Die
Steuerventileinrichtung ist in dem Ausführungsbeispiel in der Bremsanlage
eines Kraftfahrzeugs angeordnet und Teil einer Sicherheitsschaltung
für die
Bremsen der Vorderachse des Kraftfahrzeugs.
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Die
als Relaisventil ausgebildete Steuerventileinrichtung weist einen
als Steuerkolben dienenden ersten Relaiskolben (5) und
einen als Steuerkolben dienenden zweiten Relaiskolben (9)
auf. Die beiden Relaiskolben (5 und 9) sind hintereinanderliegend und
koaxial zueinander in einem Gehäuse
(1, 37) angeordnet und in Richtung der Längsachse
des Gehäuses
(1, 37) bewegbar. Der zweite Relaiskolben (9)
weist eine kleinere von einem Druckmittel beaufschlagte Wirkfläche als
der erste Relaiskolben (5) auf. Der erste Relaiskolben
(5) begrenzt mit seiner dem zweiten Relaiskolben (9)
abgewandten Seite eine Druckmittelausgangskammer (11) und
mit seiner dem zweiten Relaiskolben (9) zugewandten Seite einen
Raum (6), der über
eine Öffnung
(48) in der Wand des Gehäuses (1, 37)
mit der Atmosphäre
verbunden ist.
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Der
zweite Relaiskolben (9) begrenzt mit seiner dem ersten
Relaiskolben (5) zugewandten Seite ebenfalls den Raum (6)
und mit seiner dem ersten Relaiskolben (5) abgewandten
Seite eine Steuerkammer (7). Der erste Relaiskolben (5)
trägt auf
seinem Umfang einen Dichtring (10), der dichtend an der
Wand des Gehäuses
(1, 37) anliegt. Desgleichen trägt der zweite
Relaiskolben (9) auf seinem Umfang einen Dichtring (8),
welcher ebenfalls dichtend an der Wand des Gehäuses (1, 37)
anliegt. Die Dichtringe (10 und 8) sowie die Öffnung (48)
verhindern, daß ein Austausch
von Druckmittel zwischen der Steuerkammer (7) und der Druckmittelausgangskammer
(11) stattfindet.
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Der
zweite Relaiskolben (9) weist einen zentrisch angeordneten,
sich einerseits in Richtung auf die Steuerkammer (7) und
andererseits in Richtung auf den ersten Relaiskolben (5)
zu erstreckenden Fortsatz (3) auf. In dem sich auf die
Steuerkammer (7) zu erstreckenden Bereich des Fortsatzes
(3) ist zentrisch eine Sackbohrung angeordnet, in welche sich
ein zapfenartiger Vorsprung des Gehäuses (1, 37)
hineinerstreckt. Der zweite Relaiskolben (9) ist auf diesem
zapfenartigen Vorsprung des Gehäuses (1, 37)
gleitend gelagert.
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Ebenso
weist der erste Relaiskolben (5) einen zentrisch angeordneten,
sich in Richtung auf die Druckmittelausgangskammer (11)
zu erstreckenden Fortsatz (4) auf, der eine zentrisch angeordnete
abgestufte Bohrung (2) besitzt. In die Bohrung (2)
erstreckt sich der dem ersten Relaiskolben (5) zugewandte,
ebenfalls abgestufte Bereich des Fortsatzes (3) des zweiten
Relaiskolbens (9) hinein. Der erste Relaiskolben (5)
ist auf dem Fortsatz (3) des zweiten Relaiskolbens (9)
gleitend geführt.
Zwischen den einander zugewandten Seiten der Stufe des abgestuften Bereiches
des Fortsatzes (3) des zweiten Relaiskolbens (9)
und der Stufe der im Fortsatz (4) des ersten Relaiskolbens
(5) angeordneten Bohrung (2) ist ein Dichtring
(47) angeordnet, welcher verhindert, daß über den Spalt zwischen der äußeren Mantelfläche des
Fortsatzes (3) und der die Bohrung (2) begrenzenden
inneren Wand des Fortsatzes (4) Druckmittel von der Druckmittelausgangskammer
(11) in den Raum (6) gelangt und über die Öffnung (48)
in die Atmosphäre
entweicht. Mittels des ersten Relaiskolbens (5) und des
zweiten Relaiskolbens (9) wird eine als kombiniertes Einlaßund Auslaßventil
ausgebildete Einlaß-
und Ruslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12), über welche
die Druckmittelausgangskammer (11) in Abhängigkeit
von der Stellung des ersten Relaiskolbens (5) und des zweiten
Relaiskolbens (9) mit einer Druckmitteleingangskammer (39)
oder mit einem Druckmittelauslaß (31)
verbindbar ist, betätigt. Der
Druckmittelauslaß (31)
hat die Funktion sowohl eines Druckmittelauslasses als auch eines
Druckmitteleingangs.
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Die
Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12)
besteht aus einem im Gehäuse
(1, 37) ortsfest angeordneten ringförmigen Einlaßsitz (13), einem
relativ zu diesem bewegbar angeordneten Ventilschließglied (14, 15, 16),
welches durch die Kraft einer Feder (42) am Einlaßsitz (13)
gehalten wird, und einem Auslaßsitz
(12), der von dem freien Ende des zentrisch am ersten Relaiskolben
(5) angordneten Fortsatzes (4) gebildet wird.
Der Fortsatz (4) ist koaxial zum Einlaßsitz (13) und zum
Ventilschließglied
(14, 15, 16) am ersten Relaiskolben (5) angeordnet
und erstreckt sich mit seinem den Auslaßsitz (12) bildenden
freien Endbereich in Richtung auf den Einlaßsitz (13) und das
Ventilschließglied (14, 15, 16)
zu.
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Das
Ventilschließglied
(14, 15, 16) besteht aus einem rohrförmigen Körper (16),
der an seiner dem Einlaßsitz
(13) zugewandten Seite einen sich nach außen erstreckenden
umflaufenden Vorsprung (15) aufweist. Die dem Einlaßsitz (13)
und dem Auslaßsitz
(12) zugewandte Seite des rohrförmigen Körpers (16) und des
umlaufenden Vorsprungs (15) bilden zusammen eine ringförmige Fläche, auf
der ein ringförmiger
Dichtkörper
(14) angeordnet ist. Der Dichtkörper (14) kann aus
Gummi, Kunststoff oder einem anderen gut dichtenden Material bestehen.
Der rohrförmige
Körper
(16) mit dem umlaufenden Vorsprung (15) ist vorzugsweise
aus einem metallischen Werkstoff, wie z. B. Aluminium, hergestellt.
Die Feder (42) stützt
sich mit ihrem einen Ende an einer Federabstützung ab und beaufschlagt mit
ihrem anderen Ende den umlaufenden Vorsprung (15) des Ventilschließgliedes
(14, 15, 16) in Richtung auf den Einlaßsitz (13)
und den Auslaßsitz
(12) zu. Als Federabstützung
kann, wie in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt,
ein Boden (37) des Gehäuses
(1, 37) dienen. Es ist aber auch denkbar, als
Federabstützung
einen Federteller, der auch in Richtung auf das Ventilschließglied (14, 15, 16)
zu bzw. von diesem weg verstellbar im Gehäuse (1, 37)
gelagert sein kann, zu verwenden.
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Koaxial
zum Ventilschließglied
(14, 15, 16) ist eine als rohrförmiger Körper ausgebildete
erste Führungseinrichtung
(25) für
das Ventilschließglied (14, 15, 16)
im Gehäuse
(1, 37) so angeordnet, daß sie mit ihrem einen Ende
auf dem Boden (37) des Gehäuses (1, 37)
aufsitzt und ihr anderes Ende zum Ventilschließglied (14, 15, 16)
hinweist. Der rohrförmige
Körper
(16) des Ven tilschließgliedes
(14, 15, 16) erstreckt in die erste Führungseinrichtung
(25) hinein. Der Außendurchmesser
des rohrförmigen
Körpers
(16) des Ventilschließgliedes
(14, 15, 16) und der Innendurchmesser
der als rohrförmiger
Körper ausgebildeten
ersten Führungseinrichtung
(25) sind so bemessen, daß das Ventilschließglied (14, 15, 16) und
die erste Führungseinrichtung
(25) aufeinander gleiten können. Zwischen der äußeren Mantelfläche des
rohrförmigen
Körpers
(16) des Ventilschließgliedes
(14, 15, 16) und der Innenwand der ersten
Führungseinrichtung
(25) ist ein Dichtring (34) angeordnet, der in
einer Umfangsnut des rohrförmigen
Körpers
(16) des Ventilschließgliedes
(14, 15, 16) gelagert ist.
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Koaxial
zu der ersten Führungseinrichtung (25)
ist am Boden (37) des Gehäuses (1, 37)
eine zweite Führungseinrichtung
(24) für
die erste Führungseinrichtung
(25) ortsfest angeordnet. Die zweite Führungseinrichtung (24)
wird von einem rohrartigen Teil des Gehäuses (1, 37)
gebildet und erstreckt sich vom Boden (37) des Gehäuses (1, 37)
ausgehend in Richtung auf das Ventilschließglied (14, 15, 16)
zu. Der Innendurchmesser der zweiten Führungseinrichtung (24)
und der Außendurchmesser
der ersten Führungseinrichtung
(25) sind im Bereich der zweiten Führungseinrichtung (24)
so bemessen, daß die erste
Führungseinrichtung
(25) von der zweiten Führungseinrichtung
(24) gleitend geführt
wird. Zwischen der äußeren Mantelfläche der
ersten Führungseinrichtung
(25) und der Innenwand der zweiten Führungseinrichtung (24)
ist ein Dichtring (38) angeordnet, der in einer Umfangsnut
der ersten Führungseinrichtung
(25) gelagert ist. Die erste Führungseinrichtung (25)
weist auf ihrem Umfang eine Stufe (17) auf, die auf der
zum Ventilschließglied
(14, 15, 16) hinweisenden Seite der ersten
Führungseinrichtung
(25) gelegen ist.
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Im
Boden (37) des Gehäuses
(1, 37) sind in dem von der zweiten Führungseinrichtung
(24) umgebenen Bereich Durchgangsöffnungen (26) angeordnet.
Von dem von der Innenwand des rohrförmigen Körpers (16) des Ventilschließgliedes
(14, 15, 16), der Innenwand der ersten
Führungseinrichtung (25)
und der Innenwand der zweiten Führungseinrichtung
(24) sowie von dem von der Innenwand eines Anschlußstutzens
(36) des Druckmittelauslasses (31) für eine Druckmittelleitung
(33) begrenzten Raum wird der Druckmittelauslaß (31)
gebildet. Die erste Führungseinrichtung
(25), die zweite Führungseinrichtung
(24) und das Einlaßventil
(13, 14, 15, 16) trennen den
Druckmittelauslaß (31)
von der Druckmitteleingangskammer (39).
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Die
erste Führungseinrichtung
(25) ist in Richtung ihrer axialen Erstreckung so bemessen, daß die Bewegbarkeit
des Ventilschließgliedes
(14, 15, 16) und der ersten Führungseinrichtung
(25) relativ zueinander in Richtung ihrer Längsachse
sichergestellt ist. Auf ihrer dem Ventilschließglied (14, 15, 16)
abgewandten Seite weist die erste Führungseinrichtung (25)
eine erste Wirkfläche
(35) auf, die mit dem in den Druckmittelauslaß (31)
einströmenden Druckmittel
beaufschlagt wird. Die Stufe (17) und die dem Ventilschließglied (14, 15, 16)
zugewandte Stirnseite (40) der erste Führungseinrichtung (25) dienen
als eine zweite Wirkfläche
(17, 40) der ersten Führungseinrichtung (25),
welche der er sten Wirkfläche
(35) entgegengerichtet ist. Die zweite Wirkfläche (17, 40)
wird vom Druckmittel in der Druckmitteleingangskammer (39)
beaufschlagt. Die erste Wirkfläche
(35) und die zweite Wirkfläche (17, 40)
sind so bemessen, daß die
erste Führungseinrichtung
(25) von dem in den Druckmittelauslaß (31) und somit von dem
in die Druckmittelausgangskammer (11) einströmenden Druckmittel
in Richtung auf das Ventilschließglied (14, 15, 16)
bzw. in Richtung auf den Einlaßsitz
(13) der Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12)
zu verschoben wird, wenn die auf die erste Wirkfläche (35)
einwirkende Kraft dieses Druckes größer wird als die entgegengerichtet auf
die zweite Wirkfläche
(17, 40) einwirkende Kraft des Druckes in der
Druckmitteleingangskammer (39).
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Die
Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12),
die erste Führungseinrichtung
(25), die zweite Führungseinrichtung
(24) sowie die Feder (42) sind koaxial zueinander
angeordnet. Die Druckmitteleingangskammer (39) ist als
Ringkammer ausgebildet, die einerseits von der äußeren Mantelfläche der
ersten Führungseinrichtung
(25) und der zweiten Führungseinrichtung
(24) sowie dem Einlaßventil (13, 14, 15, 16)
und andererseits von einer diesen Bauteilen gegenüberliegenden
Wand (41) des Gehäuses
(1, 37) begrenzt wird. In der Wand (41)
ist ein Durchlaß (22)
angeordnet, welcher die Druckmitteleingangskammer (39)
mit einem Druckmitteleingang (18) verbindet.
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Der
Druckmitteleingang (18) ist über eine Druckmittelleitung
(20) mit einem als eine erste Druckmittelquelle dienenden
Druckluft-Vorratsbehälter
(21) verbunden.
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Direkt
im Druckmitteleingang (18) ist eine als Blende ausgebildete
Drossel (19) angeordnet.
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Die
Drossel kann auch in der Nähe
des Druckmitteleingangs (18) in der Druckmittelleitung (20)
angeordnet werden.
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Die
Druckmittelausgangskammer (11) ist über einen Durchlaß (46),
der in einer einen Druckmittelausgang (43) von der Druckmittelausgangskammer
(11) trennenden Wand des Gehäuses (1, 37) angeordnet
ist, mit dem Druckmittelausgang (43) verbunden. Der Druckmittelausgang
(43) steht über
eine Druckmittelleitung (44) mit einem als Bremszylinder (45)
der Vorderachse des Fahrzeugs ausgebildeten Verbraucher in Verbindung.
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Der über das
Auslaßventil
(12, 14, 15, 16) mit der Druckmittelausgangskammer
(11) verbindbare Druckmittelauslaß (31) des Relaisventils
steht über die
Druckmittelleitung (33) mit einem Druckmittelausgang (30)
einer zusätzlichen
steuerbaren Ventileinrichtung (27) in Verbindung. Ein Druckmitteleingang (28)
der zusätzlichen
Ventileinrichtung (27) ist über eine Druckmittelleitung
(23) mit einem als eine zweite Druckmittelquelle dienenden
Druckluft-Vorratsbehälter
(62) verbunden. Ein Steuereingang (32) der zusätzlichen
Ventileinrichtung (27) steht über Druckmittelleitungen (29 und 55)
mit einem zweiten Druckmittelausgang (54) eines Motorwagen- Bremsventils (58) in
Verbindung. Die zusätzliche
Ventileinrichtung (27) ist so ausgebildet, daß in Abhängigkeit
vom Vorhandensein eines Steuersignals an ihrem Steuereingang (32)
ihr Druckmittelausgang (30) mit ihrem Druckmitteleingang
(28) oder mit ihrem nicht dargestellten Druckmittelauslaß verbindbar
ist. Ein mit dem zweiten Druckmittelausgang (54) verbindbarer
zweiter Druckmitteleingang (56) des Motorwagen-Bremsventils
(58) ist über
eine Druckmittelleitung (60) mit dem Druckluft-Vorratsbehälter (62)
verbunden.
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Die
Steuerkammer (7) des Relaisventils ist mit einem am Gehäuse (1, 37)
angeordneten Steuereingang (49) verbunden, der über eine
Druckmittelleitung (51) und eine mit dieser verbundene
Druckmittelleitung (52) an einen ersten Druckmittelausgang
(53) des Motorwagen-Bremsventils (58) angeschlossen
ist. In der Nähe
des Steuereingangs (49) ist in der Druckmittelleitung (51)
eine Drossel (50) angeordnet. Die Drossel (50)
kann, z. B. auch als Blende ausgebildet, direkt im Steuereingang
(49) des Relaisventils angeordnet werden. Ein mit dem ersten Druckmittelausgang
(53) verbindbarer erster Druckmitteleingang (57)
des Motorwagen-Bremsventils (58) steht über eine mit diesem verbundene
Druckmittelleitung (59) mit einer als Druckluft-Vorratsbehälter (61)
ausgebildeten dritten Druckmittelquelle in Verbindung.
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Die
Funktion des vorstehend beschriebenen Relaisventils in der druckmittelbetätigten Fahrzeugbremsanlage
wird nachfolgend näher
erläutert.
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Bei
nicht betätigtem
Motorwagen-Bremsventil (58) befindet sich die als Relaisventil
ausgebildete Steuerventileinrichtung in der dargestellten Schaltstellung.
Das Einlaßventil
(13, 14, 15, 16) ist geschlossen
und das Auslaßventil
(12, 14, 15, 16) ist geöffnet. Die
Steuerkammer (7) ist drucklos. In der Druckmitteleingangskammer
(39) steht Druckluft aus dem Druckluft-Vorratsbehälter (21)
an. Die Druckmittelausgangskammer (11) ist mittels des
Einlaßventils (13, 14, 15, 16)
gegen die Druckmitteleungangskammer (39) abgesperrt und über das
Auslaßventil
(12, 14, 15, 16), den Druckmittelauslaß (31),
die Druckmittelleitung (33) und die zusätzliche Ventileinrichtung (27)
mit einer Druckmittelsenke (Atmosphäre) verbunden. Der mit dem
Druckmittelausgang (43) des Relaisventils verbundene Bremszylinder
(45) ist somit ebenfalls über die Druckmittelausgangskammer
(11) des Relaisventils und die zusätzliche Ventileinrichtung (27)
mit der Druckmittelsenke verbunden.
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Wird
das Motorwagen-Bremsventil (58) zwecks Einleitens eines
Bremsvorgangs betätigt,
so wird über
dessen ersten Druckmittelausgang (53) als Steuerdruck dienende
Druckluft aus dem Druckluft-Vorratsbehälter (61) in die Steuerkammer
(7) des Relaisventils eingesteuert. Gleichzeitig gelangt
vom zweiten Druckmittelausgang (54) des Motorwagen-Bremsventils
(58) als Steuerdruck dienende Druckluft aus dem Druckluft-Vorratsbehälter (62)
in eine Steuerkammer der zusätzlichen
Ventileinrichtung (27). Die zusätzliche Ventileinrichtung (27) schaltet
in der Weise um, daß ihr
Druckmittelausgang (30) gegen die Druckmittelsenke abgesperrt
und mit ihrem Druckmitteleingang (28) verbunden wird. Über die Druckmittelleitung
(33) gelangt von der zusätzlichen Ventileinrichtung
(27) ausgesteuerter Druck über den als zusätzlicher
Druckmitteleingang dienenden Druckmittelauslaß (31), das geöffnete Auslaßventil
(12, 14, 15, 16), die Druckmittelausgangskammer
(11), den Kanal (46) und den Druckmittelausgang
(43) des Relaisventils sowie die Druckmittelleitung (44)
in den Bremszylinder (45).
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Die
Druckmitteleungangskammer (39) und die Druckmittelausgangskammer
(11) des Relaisventils sind bei intakter zusätzlicher
Ventileinrichtung (27) mittels des geschlossenen Einlaßventils
(13, 14, 15, 16) des Relaisventils
gegeneinander abgesperrt.
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Da
die vom Steuerdruck in der Steuerkammer (7) beaufschlagte
Wirkfläche
des zweiten Relaiskolbens (9) des Relaisventils kleiner
ist als die entgegengerichtet vom Druck in der Druckmittelausgangskammer
(11) beaufschlagte Wirkfläche des erste Relaiskolbens
(5), kann die vom Steuerdruck auf den zweiten Relaiskolben
(9) ausgeübte
Kraft die dieser Kraft entgegengerichtet auf den ersten Relaiskolben (5)
ausgeübte
Kraft des Druckes in der Druckmittelausgangskammer (11)
nicht überwinden,
so daß der am
ersten Relaiskolben (5) anliegende zweite Relaiskolben
(9) den ersten Relaiskolben (5) nicht in Richtung
auf die Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12)
zu verschieben kann. Eine Betätigung der
Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12)
mittels der beiden Relaiskolben (5 und 9) ist bei
Vorhandensein von durch den Druckmittelauslaß (31) in die Druckmittelausgangskammer
(11) eingesteuertem Druck nicht möglich. Das Auslaßventil
(12, 14, 15, 16) bleibt geöffnet und
das Einlaßventil
(13, 14, 15, 16) bleibt geschlossen.
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Da
der Druckaufbau in der Steuerkammer (7) des Relaisventils,
bedingt durch die Drossel (50), langsamer erfolgt als der
Druckaufbau in der Druckmittelausgangskammer (11) des Relaisventils,
kann es auch zu Beginn der Druckeinsteuerung nicht zu einer ungewollten
Betätigung
der Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12)
mittels der Relaiskolben (5 und 9) kommen. Durch
die Anordnung der Drossel (19) vor dem Druckmitteleingang
(18) wird erreicht, daß bei
Abriß einer
zu einem Bremszylinder führenden
Druckmittelleitung Druck aus dem Vorratsbehälter (21) zu schnell
abströmt.
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Das über den
Druckmittelauslaß (31)
in die Druckmittelausgangskammer (11) einströmende Druckmittel
beaufschlagt auch die erste Wirkfläche (35) der ersten
Führungseinrichtung
(25) für
das Ventilschließglied
(14, 15, 16) der Einlaß- und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12). Übersteigt
die Höhe
des Druckes in der Druckmittelausgangskammer (11) und somit
auch im Druckmittelauslaß (31) die
Höhe des
Druckes in der Druckmitteleingangskammer (39) des Relaisventils
nicht, so findet auch keine Relativbewegung zwischen der ersten
Führungseinrichtung
(25) und dem Ventilschließglied (14, 15, 16)
der Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung (13, 14, 15, 16, 12)
statt. Steigt jedoch der Druck in der Druckmittelausgangskammer
(11) und im Druckmittelauslaß (31), z. B. bei
einer Schnellbremsung, soweit an, daß seine auf die erste Wirkfläche (35)
der ersten Führungseinrichtung
(25) ausgeübte
Kraft die Kraft des entgegengerichtet auf die zweite Wirkfläche (17, 40)
der ersten Führungseinrichtung
(25) einwirkenden Druckes in der Druckmitteleingangskammer (39) übersteigt,
wird die erste Führungseinrichtung (25)
vom Druckmittel im Druckmittelauslaß (31) (von der zusätzlichen
Ventileinrichtung (27) ausgesteuerter Druck) in Richtung
auf den Einlaßsitz
(13) der Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12) zu
verschoben und kommt am umlaufenden Vorsprung (15) des
Ventilschließgliedes
(14, 15, 16) zur Anlage. Es findet dabei
eine Relativbewegung einerseits zwischen dem Ventilschließglied (14, 15, 16) und
der ersten Führungseinrichtung
(25) und andererseits zwischen der ersten Führungseinrichtung (25)
und der zweiten Führungseinrichtung
(24) statt.
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Soll
der Bremsvorgang beendet werden, so wird das Motorwagen-Bremsventil
(58) in seine Ausgangsstellung zurückgebracht. Die Verbindung
zwischen dem Druckluft-Vorratsbehälter (61)
und der Steuerkammer (7) des Relaisventils und die Verbindung
zwischen dem Druckluft-Vorratsbehälter (62) und
der Steuerkammer der zusätzlichen
Ventileinrichtung (27) wird unterbrochen. Sowohl die Steuerkammer
(7) des Relaisventils als auch die Steuerkammer der zusätzlichen
Ventileinrichtung (27) werden über das Motorwagen-Bremsventil
(58) zur Atmosphäre
hin entlüftet.
Durch den dann in der Steuerkammer der zusätzlichen Ventileinrichtung
(27) erfolgenden Druckabbau schaltet diese in der Weise um,
daß ihr
Druckmitteleingang (28) und ihr Druckmittelausgang (30)
gegeneinander abgesperrt und ihr Druckmittelausgang (30)
mit ihrem Druckmittelauslaß verbunden
wird. Die Druckmittelausgangskammer (11) des Relaisventils
und somit auch der Bremszylinder (45) werden über das
geöffnete
Auslaßventil
(12, 14, 15, 16) und den Druckmittelauslaß (31)
des Relaisventils sowie die Druckmittelleitung (33) und
die zusätzliche
Ventileinrichtung (27) zur Atmosphäre hin entlüftet.
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Tritt
an der zusätzlichen
Ventileinrichtung (27) ein Defekt auf oder bricht eine
der Druckmittelleitungen (33, 29 oder 23),
so kann von der zusätzlichen
Ventileinrichtung (27) bei Betätigen des Motorwagen-Bremsventils
(58) keine Druckluft mehr ausgesteuert werden oder Druckluft
aus dem Druckluft-Vorratsbehälter
(62) strömt über die
defekte Druckmittelleitung (23 oder 33) zur Atmosphäre hin ab.
Vom Druckluft-Vorratsbehälter
(62) kann in einem solchen Fall keine Druckluft in die
Druckmittelausgangskammer (11) des Relaisventils gelangen.
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Der
sich beim Betätigen
des Motorwagen-Bremsventils (58) in der Steuerkammer (7)
des Relaisventils aufbauende Druck verschiebt den Relaiskolben (9)
nach unten in Richtung auf die Einlaß- und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12)
zu. Da der erste Relaiskolben (5) zwischen der Einlaß- und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12)
und dem zweiten Relaiskolben (9) angeordnet ist, wird der
erste Relaiskolben (5) vom zweiten Relaiskolben (9)
mitgenommen und in Richtung auf die Einlaß- und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12)
zu verschoben. Der Auslaßsitz
(12) des Auslaßventils
(12, 14, 15, 16) setzt auf das
Ventilschließglied
(14, 15, 16) auf. Das Auslaßventil
(12, 14, 15, 16) ist dann geschlossen.
Bei der weiteren Abwärtsbewegung
der Relaiskolben (5 und 9) wird das Ventilschließglied (14, 15, 16)
von den Relaiskolben (5 und 9) in Richtung auf
den Druckmittelauslaß (31)
zu verschoben und dabei vom Einlaßsitz (13) abgehoben.
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Bei
diesem Vorgang findet eine Relativebewegung zwischen dem Ventilschließglied (14, 15, 16) und
der ersten Führungseinrichtung
(25) statt, wobei der rohrförmige Körper (16) des Ventilschließgliedes (14, 15, 16)
tiefer in den rohrförmigen
Körper
der ersten Führungseinrichtung
(25) eintaucht. Zwischen der ersten Führungseinrichtung (25)
und der zweiten Führungseinrichtung
(24) findet dabei keine Relativbewegung statt.
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Das
Einlaßventil
(13, 14, 15, 16) ist dann geöffnet. Aus
der Druckmitteleungangskammer (39) strömt dann Druckmittel aus dem
Druckluft-Vorratsbehälter
(21) durch das geöffnete
Einlaßventil
(13, 14, 15, 16) in die Druckmittelausgangskammer
(11) und von dieser weiter durch den Durchlaß (96)
in den Druckmittelausgang (43). Von dem Relaisventil wird dann
ein vom Druck am ersten Druckmittelausgang (53) des Motorwagen-Bremsventils
(58) abhängiger Druck
ausgesteuert. Vom Druckmittelausgang (43) gelangt die Druckluft
durch die Druckmittelleitung (44) zum Bremszylinder (45).
Der sich in der Druckmittelausgangskammer (11) aufbauende
Druck bewirkt eine Bewegung des ersten Relaiskolbens (5) und
somit auch des zweiten Relaiskolbens (9) gegen die Kraft
des Steuerdruckes in der Steuerkammer (7) in Richtung auf
die Steuerkammer (7) zu.
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Bei
diesem Vorgang wird das Ventilschließglied (14, 15, 16)
durch die Kraft der Feder (42) relativ zur ersten Führungseinrichtung
(25) in Richtung auf den Einlaßsitz (13) zu verschoben.
Die erste Führungseinrichtung
(25) wird dabei vom Druck in der Druckmitteleingangskammer
(39) am Boden (37) des Gehäuses (1, 37)
gehalten, so daß zwischen
der ersten Führungseinrichtung
(25) und der zweiten Führungseinrichtung
(24) keine Relativbewegung erfolgt.
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Bei
Erreichen von Gleichheit zwischen der vom Steuerdruck in der Steuerkammer
(7) auf den zweiten Relaiskolben (9) und über diesen
auf den ersten Relaiskolben (5) ausgeübten Kraft und der vom Druck
in der Druckmittelausgangskammer (11) auf den ersten Relaiskolben
(5) und über
diesen auf den zweiten Relaiskolben (9) ausgeübten, dieser Kraft
entgegengerichteten Kraft, gelangt das Einlaßventil (13, 14, 15, 16)
in die Schließstellung
und eine Abschlußstellung
ist erreicht.
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Wird
zwecks Beendigung das Bremsvorgangs das Motorwagen-Bremsventil (58)
in seine Ausgangsstellung gebracht, so wird die Verbindung zwischen
der Steuerkammer (7) des Relaisventils und dem Druckluft-Vorratsbehälter (61)
mittels des Motorwagen-Bremsventils (58) unterbrochen.
Die Steuerkammer (7) wird über das Motorwagen-Bremsventil
(58) zur Atmosphäre
hin entlüftet. Durch
die dabei auftretende Druckfdifferenz zwischen dem Druck in der
Steuerkammer (7) und dem Druck in der Druckmittelausgangskammer
(11) werden die Relaiskolben (5 und 9)
vom Druck in der Druckmittelausgangskammer (11) weiter
in Richtung auf die Steuerkammer (7) zu verschoben. Dabei
hebt der Auslaßsitz
(12) der Einlaßund
Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12)
vom Ventilschließglied (14, 15, 16)
ab. Das Auslaßventil
(12, 14, 15, 16) ist dann geöffnet. Über das
geöffnete
Auslaßventil
(12, 14, 15, 16) wird der Druck
aus der Druckmittelausgangskammer (11) über den Druckmittelauslaß (31), die
Druckmittelleitung (33) und die zusätzliche Ventileinrichtung (27)
oder über
eine mögliche
Bruchstelle der Druckmittelleitung (33) zur Atmosphäre hin abgebaut.
Dabei wird auch der Bremszylinder (45) über die Druckmittelausgangskammer
(11) des Relaisventils entlüftet.
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2 zeigt
die Die Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12)
des Relaisventils gemäß 1 mit
erster Führungseinrichtung
und zweiter Führungseinrichtung.
Der besseren Übersicht
halber sind den in 1 gezeigten Bauteilen gleiche Bauteile
in 2 mit gleichen Bezugsziffern versehen.
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Gemäß 2 hat
die zweite Führungseinrichtung
(24) eine größere axiale
Erstreckung als die in 1 gezeigte zweite Führungseinrichtung.
In der zweiten Führungseinrichtung
(24) ist eine Nut (64) angeordnet, in welcher
ein Dichtring (65) gelagert ist. Der Dichtring (65)
liegt dichtend an der äußeren Mantelfläche der
ersten Führungseinrichtung
(25) an. Mittels des zwischen der ersten Führungseinrichtung (25)
und der zweiten Führungseinrichtung
(24) angeordneten zusätzlichen
Dichtringes (65) wird verhindert, daß Druckmittel aus der Druckmitteleingangskammer
(39) auf die von der Stufe (17) gebildete Teilfläche der
zweiten Wirkfläche (17, 40)
der ersten Führungseinrichtung
(25) gelangt. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die vom
Druckmittel der zusätzlichen
Ventileinrichtung (27) beaufschlagte erste Wirkfläche (35)
der ersten Führungseinrichtung
(25) größer ist
als die vom Druckmittel in der Druckmitteleingangskammer (39)
beaufschlagte, der ersten Wirkfläche
(35) entgegengerichtete Teilfläche (40) der zweiten
Wirkfläche
(17, 40) der ersten Führungseinrichtung (25),
so daß die
erste Führungseinrichtung
(25) auch dann relativ zum Ventilschließglied (14, 15, 16)
und zur zweiten Führungseinrichtung (24)
verschoben wird, wenn der von der zusätzlichen Ventileinrichtung
(27) ausgesteuerte Druck niedriger ist als der Druck in
der Druckmitteleingangskammer (39).
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Die
in 3 gezeigte Einlaß- und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12)
mit erster Führungseinrichtung
(25) und zweiter Führungseinrichtung
(24) weist den gleichen Aufbau auf, wie die in 1 gezeigten
entsprechenden Einrichtungen, die auch mit den gleichen Bezugsziffern
versehen sind. Gemäß 3 ist
zwischen dem Ventilschließglied (14, 15, 16)
und der ersten Führungseinrichtung
(25) eine weitere Feder (63) angeordnet. Die Feder
(63) stützt
sich mit ihrem einen Ende am umlaufenden Vorsprung (15)
des Ventilschließglied
(14, 15, 16) ab und beaufschlagt mit
ihrem anderen Ende die Stufe (17) der ersten Führungseinrichtung
(25), so daß die erste
Führungseinrichtung
(25) von der Feder (63) mit ihrer dem Ventilschließglied (14, 15, 16)
abgewandten Stirnseite gegen den Boden (37) des Gehäuses (1, 37)
gedrückt
wird. Die weitere Feder (63) und die Feder (42)
sind koaxial zueinander und koaxial zum Ventil- schließglied (14, 15, 16)
und zu den Führungseinrichtungen
(25, 24) angeordnet.
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Mit
der weiteren Feder (63) läßt sich das Ansprechverhalten
der Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
(13, 14, 15, 16, 12)
beeinflussen.
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Die
erste Führungseinrichtung
(25), die zweite Führungseinrichtung
(24) und das Ventilschließglied (14, 15, 16)
können
im Rahmen der Erfindung selbstverständlich auch anders ausgebildet
sein als in der Zeichnung gezeigt und in der vorstehenden Beschreibung
angegeben. Z. B. kann das Ventilschließglied (14, 15, 16)
auf dem Außenumfang
der ersten Führungseinrichtung
(25) geführt
werden. Es ist natürlich
auch möglich,
die erste Führungseinrichtung
(25) auf dem Außenumfang
der zweiten Führungseinrichtung
(24) zu führen.
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Die
erste Führungseinrichtung
(25) muß nicht
zwangsläufig
eine Stufe aufweisen, sondern kann über ihre gesamte axiale Erstreckung
den gleichen Außendurchmesser
besitzen. Die zweite Führungseinrichtung
(24) ist in der Zeichnung als ein ringförmiger Gehäusevorsprung ausgebildet. Es
ist natürlich
auch möglich,
die zweite Führungseinrichtung
(24) als einen rohrförmigen
Körper
auszubilden, der mit geeigneten Verbindungsmitteln mit dem Gehäuse (1, 37)
verbunden wird.
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Die
erfindungsgemäße Steuerventileinrichtung
kann zwei Relaiskolben (5, 9) besitzen, deren vom
Druckmittel beaufschlagte Wirkflächen
unterschiedliche Größe haben,
wie im Ausführungsbeispiel
beschrieben. Es ist jedoch im Rahmen der Erfinung auch möglich, nur
einen Relaiskolben vorzusehen und diesen als Stufenkolben auszubilden,
wobei auf dem Umfang des den größeren Durchmesser aufweisenden
Bereiches und auf dem Umfang des den kleineren Durchmesser aufweisenden
Bereiches des Stufenkolbens je ein Dichtring anzuordnen ist. Der
Stufenkolben muß dann
so im Gehäuse
der Steuerventileinrichtung angeordnet sein, daß seine den kleineren Durchmesser
aufweisende Seite die Steuerkammer begrenzt. Dadurch ist sichergestellt, daß der oder
die Relaiskolben die Einlaß-
und Auslaßventileinrichtung
nicht betätigen
kann bzw. betätigen
können,
wenn gleichzeitig Steuerdruckmittel in der Steuerkammer und über den
Druckmittelauslaß herangeführtes Druckmittel
in der Druckmittelausgangskammer vorhanden ist.
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Zur
Beaufschlagung der Druckmittelausgangskammer (11) über den
Druckmittelauslaß (31) mit
Druckmittel kann eine von der ersten Druckmittelquelle unabhängige Druckmittelquelle
dienen, es kann jedoch auch eine einzige Druckmittelquelle zur Versorgung
der Druckmitteleingangskammer (39) und der Druckmittelausgangskammer
(11) über
den Druckmittelauslaß (31)
mit Druckmittel Verwendung finden.
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Zur
Kreissicherung kann im Druckmitteleingang (18) oder in
der von der Druckmittelquelle (21) zum Druckmitteleingang
(18) des Relaisventils führenden Druckmittelleitung
(20) ein in Richtung auf die Druckmitteleingangskammer
(39) zu in die Offenstellung bringbares Rückschlagventil
angeordnet werden.