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Steuerventileinrichtung, insbesondere für Gleitschutzanlagen von Straßenfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerventileinrichtung, insbesondere für Gleitschutzanlagen
von Straßenfahrzeugen, mit einem Einlaßventil und einem mit ihm in Wirkverbindung
stehenden, druckmittelbetätigbaren Auslaßventil, dessen BetAtigungsglied mit einem
in einer Steuerkammer des Auslaßventils herrs¢henden Druck gegen den vom Einlaßventil
ausgesteuerten und in einer Einlaßkammer des Auslaßventils herrschenden Druck beaufschlagbar
ist.
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An Steuerventileinrichtungen der Gattung werden häufig hohe Anforderungen
hinsichtlich einer möglichst kurzen Schaltzeit gestellt, die bisher durch Verringerung
der Masse der beweglichen Ventilteile bzw. durch Vorentlastung der Verschlußglieder
mit Hilfe einer Beder oder eines statischen Druckes ersielt wurde. Diese Maßnahmen
sind jedoch für die Erzielung extrem kurzer Schaltzeiten, wie sie beispielsweise
bei Gleitachutsanlagen von Straßenfahrzeugen nötig sind, nicht ausreichend.
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Bei einer bekannten Steuerventileinrichtung der Gattung ist das Betätigungsglied
des Auslaßventils durch eine Membran gebildet, welche gegen den vom Einlaßventil
ausgesteuerten Druck mit dem Druck in einer Steuerkammer beaufschlagbar ist, die
mit einer Einlaßkammer des Einlaßventils verbindbar ist (OS 1 650 571).
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Da in der Regel der Druck in dieser Einlaßkammer nach Schließen
des
Einlaßventils weiter ansteigt, hat diese bekannte Steuerventileinrichtung nach Nachteil,
daß der das Betätigungsglied des Auslaßventils beaufschlagende Betätigungsdruck
den å jeweils entgegenwirkenden vom Einlaßventil ausgesteuerten Druck häufig in
einem beträchtlichen Maße überschreitet, wodurch das Umschalten des Auslaßventils
durch Abbauen des Betätigungsdruckes in der Steuerkammer des Auslaßventils verlangsamt
wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden
und eine Steuerventileinrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, dessen
Auslaßventil möglichst schnell umschaltbar ist, ohne daß es dabei vorzeitig öffnen
kann.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Steuerkammer
und die Einlaßkammer des Auslaßventils mit einem Auslaß des Einlaßventils über eine
Leitung mit einer Drossel verbindbar sind, derart, daß in Stromrichtung gesehen,
die Steuerkammer mit dem Druck vor der Drossel und die Einlaßkammer mit dem Druck
hinter der Drossel beaufschlagbar ist.
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Hierdurch ist es möglich, das Betätigungsglied des Auslaßventils mit
einem relativ niedrigen Betätigungsdruck zu beaufschlagen, der um einen geringen
Betrag höher als der jeweils entgegenwirkende vom Einlaßventil ausgesteuerte Druck
bemessen ist, womit das Umschalten des Auslaßventils durch Abbauen des relativ kleinen
Betätigungsdruckes beschleunigt wird und andererseits verhindert wird, daß das Auslaßventil'
vorzeitig öffnen kann, weil der Betätigungsdruck stets etwas höher als der entgegenwirkende
vom Einlaßventil ausgesteuerte Druck bemessen ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist' es vorgesehenj daß beim
Wirksamwerden der Steuerventileinrichtung die Drossel von einer nicht drosselnden
in eine drosselnde Stellung selbsttätig schaltbar ist. Hierdurch ist es beispielsweise
bei Steuerventileinrichtungen von Gleitschutzanlagen möglich, die Drossel gleichzeitig
für die Verlangsamung des Bremsdruckwiederanstieges nach dem Ansprüchen der Anlage
zu benutzen.
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Zweckmäßigerweise ist das Auslaßventil als ein Tellerventil ausgebildet,
dessen Verschlußglied gleichzeitig als Betätigungsglied dient. Hierbei ist es vorteilhaft,
wenn das Verschluß- und Betätigungsglied durch eine Membran aus elastischem Werkstoff
gebildet ist. Hierdurch wird die Masse der beweglichen Teile des Auslaßventils verringert
und somit seine Schaltzeit weiter verkürzt.
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Es ist ferner in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen,
daß das Einlaßventil und das Auslaßventil koaxial angeordnet sind und ein Doppelventil
mit einzeln druckmittelsteuerbaren Verschlußgliedern bilden. Hierdurch wird eine
kompakte Bauweise erzielt, elt ,' die sehr kurze Verbindungsleitungen zwischen beiden
Ventilen ermöglicht und somit eine weitere Verkürzung der Schaltzeiten mit sich
bringt.
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Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Gleitschutzanlage eines Straßenfahrzeuges mit
einer Steuerventileinrichtung gemäß der Erfindung, schematisch dargestellt.
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Fig. 2 ein Zeit-Druck-Diagramm zu der Gleitschutzanlage gemäß Fig.
1 Die Gleitschutzanlage enthält eine als Doppelventil ausgebildete Steuerventileinrichtung
1, die sich aus zwei in einem Gehäuse 2 koaxial angeordneten Tellerventilen 3, 4
zusammensetzt, von dener das eine Ventil 3 als Einlaßventil und das andere Ventil
4 als Auslaßventil dient.
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Das Einlaßventil 3 ist in einer von einem Druckluftbehälter 5 zu einem
Bremszylinder 6 führenden Leitung 7, 8, 9 angeordnet.
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Dem Einlaßventil 3 ist ein Bremsventil 10 vorgeschaltet.
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Das Auslaßventil 4 ist in einer vom Bremszylinder 6 zur Atmosphäre
führenden Leitung 11, 12 angeordnet.
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Beide Ventile 3 und 4 sind als druckmittelbetätigbare Membranventile
ausgebildet und durch je ein Magnetventil 13 bzw. 14 umschaltbar. Die Magnetventile
13, 14 sind in bekannter Weise durch einen Radverzögerungsgeber 15 steuerbar, der
bei Erreichen bestimmter Radverzögerungswerte den Erregerkreis der Magnetventile
schließt oder öffnet.
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Die Ventile 3 und 4 weisen je eine als Verschluß- und Betätigungsglied
dienende Membran 16 bzw. 17 aus einem elastischen Werkstoff auf, die in das Gehäuse
2 eingespannt ist.
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Die Membran 16 des Einlaßventile 3 trennt eine Steuerkammer 18 und
eine Einlaßkammer 19 voneinander und weist eine untere Membranfläche 20 auf, die
mit einem als Ventilsitz dienenden Ansatz 21 einer Führungsbuchse 22 ein Tellerventil
20, 21 bildet. Die Steuerkammer 18 ist mit der Leitung 8 über Gehäusebohrungen 23,
24 das-Magnetventil 13 und eine Gehäusebohrung 25 verbindbar. Die Einlaßkammer 19
steht mi.t der Leitung 8 über die Gehäusebohrung 23 und einen Kanal 26 in Verbindung.
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Ein Drosselglied 27 mit einem ringförmigen Kolben 28 und einem rohrförmigen
Ansatz 29 ist auf der Führungsbuchse 22 dichtend geführt und in einer Gehäusebohrung
30 gegen eine Feder 31 verschiebbar wobei der Ansatz 29 mit einem Gehäuseansatz
32 eine Drossel 29, 32 bilden kann.
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Die Membran 17 des Auslaßventils 4 trennt eine Steuerkammer 33 und
eine Einlaßkammer 34 voneinander und weist eine obere Membranfläche 35 auf, die
mit einem als Ventilsitz dienenden Gehäuseansatz 36 ein Tellerventil 35, 36 bildet.
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Die Steuerkammer 33 und die Einlaßkammer 34 des Auslaßventils 4 sind
mit einer als Auslaßöffnung dienenden Bohrung 37 der Führungsbuchse 21 über die
Bohrung 38 des rohrförmigen Ansatzes 29 mit der Drossel 29, 32 verbindbar, derart,
daß in Stromrichtung gesehen, die Steuerkammer 33 über Leitung 39, Magnetventil
14 und Bohrung 40 mit dem Druck vor der Drossel, die Einlaßkammer 34 dagegen über
Leitung 9, 11 mit dem Druck hinter der Drossel beaufschlagbar ist.
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Die Steuerkammer 33 des Auslaßventils 4 kann über Bohrungen 40, 41
entlüftet werden.
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Die beiden Membran 16 und 17 sind über eine Stange 42 verbindbar,
welche den Abstand der beiden Membranen voneinander derart begrenzt, daß bei voller
Öffnung des einen Tellerventils 20, 21 das andere Tellerventil 35, 36 geschlossen
ist.
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Die Wirkungsweise der Gleitschutzanlage gemäß Fig. 1 wird nachstehend
unter Bezugnahme auf das Zeit-Druck-Diagramm gemäß Fig. 2 erläutert: Bei Nichtbetätigung.der
Bremse befinden sich die Kagnetventile 13 und 14 in einer Schaltstellung, in der
die Steuerkammer 18 des Einlaßventils 3 mit der Atmosphäre verbunden ist, so daß
das Einlaßventil 3 geöffnet ist, während die Steuerkammer 33 des Auslaßventils 4
mit der Leitung 39 verbunden ist, so daß das Auslaßventil 4 durch Belüftung der
Leitung 39 in Schließstelliing geschaltet ist.
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Wird durch Betätigen des Bremsventils 10 ein Bremsvorgang ausgelöst,
so wird dann die Leitung 39 mit dem Druckluftbehälter 5 über das geöffnete Einlaßventil
3 verbunden und somit die Steuerkammer 33 des Auslaßventils 4 mit dem vom Einlaßventil
3 ausgesteuerten Druck beaufschlagt, wodurch das Auslaßventil 4 sofort schließt.
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Uber das geöffnete Einlaßventil 3 und die Leitung 9 wird in den Bremszylinder
6 ein entsprechend der Kurve PBo' B1 (Fig. 2) ansteigender Bremsdruck PB eingesteuert.
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Hierbei wird der Kolben 28 des Drosselgliedes 27 beidseitig mit dem
gleichen Druck beaufschlagt, so daß er weiterhin durch die Rückstellfeder 31 in
der gezeigten nicht drosselnden Stellung gehalten wird.
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Überschreitet die Radverzögerung einen bestimmten, das Erreichen der
Gleitschwelle anzeigenden Wert, so schaltet dann der Radverzögerungsgeber 15 die
Magnetventile 13, 14 um, wodurch die Steuerkammer 18 des Einlaßventils 3 über die
Gehäusebohrungen 23, 24 und 25 belüftet wird, während die Steuerkammer 33 des Auslaßventils
4 über die Gehäusebohrungen 40 und 41 entlüftet wird.
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Die Membran 16 des Einlaßventils 3 wird mit dem Druck in der Steuerkammer
18 beaufschlagt, wodurch das Einlaßventil 3 in die Schließ stellung übergeht. Die.
Membran 17 des Auslaßventils 4 wird dagegen auf der Seite der Steuerkammer 33 entlastet,
wodurch das Auslaßventil 4 in die Öffnungsstellung übergeht und der Bremszylinder
6 mit der Atmosphäre verbunden wird, so daß der Bremsdruck entsprechend der Kurve
PB1- PB2-abgebaut wird.
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Durch das Umschalten der Steuerventileinrichtung 1 wird auch der Druck
in der Gehäusebohrung 30 des Einlaßventils 3 abgebaut, während der Druck in der
Einlaßkammer 19 entsprechend der Kurve PB1 PB2 weiter ansteigt. Der Kolben 28 des
Drosselgliedes 27 wird somit einseitig entlastet und durch die resultierende Druckbeaufschlagungskraft
unter Überwindung der Rückstellfeder 31 in eine Stellung verschoben, in der die
Drossel 29, 32 wirksam ist. Die Drossel 29, 32 wird also beim Wirksamwerden der
Steuerventileinrichtung 1 selbsttätig eingeschaltet.
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Es sei nunmehr angenommen, daß bei Erreichen des Bremsdruckes PB2
die Radverzögerung den das Erreichen der Gleitschwelle anzeigenden Wert wieder unterschreitet.
Der. Radverzögerungsgeber 15 schaltet die Magnetventile 13, 14 wieder um, wodurch
die Steuerkammer 18 des-EinlaBventils 3 entlüftet wird, während die Steuerkammer
33 des
Auslaßventils 4 über die Leitungen 39 und 40 belüftet wird.
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Die Steuerkammer 33 und die Einlaßkammer 34 des Auslaßventils 4 stehen
nunmehr mit der Auslaßbohrung 37 des Einlaßventils 3 in Verbindung, derart, daß
die Steuerkammer 33 mit dem Druck vor der eingeschalteten Drossel 29, 32, die Einlaßkammer
34 dagegen mit dem Druck hinter der Drossel beaufschlagt ist.
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Die Beaufschlagung der Steuerkammer 33 und somit der Membran 17 des
Auslaßventils 4 erfolgt also erneut mit dem relativ niedrigen vom Einlaßventil 3
ausgesteuerten Druck, der nun den entgegenwirkenden Druck in der Einlaßkammer 34
um einen bestimmten, von der Drossel 29, 32 abhängigen Betrag leicht überschreitet.
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Die Entlüftung der Steuerkammer 18 und die gleichzeitige Belüftung
der Steuerkammer 33 hat zur Folge, daß das Einlaßventil 3 wieder öffnet und das
Auslaßventil 4 wieder schließt, so daß der Bremszylinder 6 erneut belüftet wird.
Der Wiederanstieg des Bremsdruckes erfolgt jedoch aufgrund der eingeschalteten Drossel
29, 32 etwas verlangsamt, um die Bremskraftaufnahmefähigkeit der Räder besser auszunutzen.
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Wird bei Erreichen des Bremsdruckes PB3 der das Erreichen der Gleitschwelle
anzeigende Radverzögerungswert wieder überschritten, so werden dann die Magnetventile
13, 14 durch den Radverzögerungsgeber 15 erneut in die Schaltstellung umgeschaltet,
in der die Steuerkammer 18 des Einlaßventils 3 belüftet und die Steuerkammer 33
des Auslaßventils 4 entlüftet wird. Das Einlaßventil 3 schließt, das Auslaßventil
4 dagegen öffnet, und es wird ein neuer entsprechend der Kurve PB3- PB4- PB5 verlaufender
Regelzyklus eingeleitet.
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Die beschriebene Steuerventileinrichtung 1 ermöglicht es, das Auslaßventil
4 mit einem relativ kleinen Druck zu betätigen, da dieser stets dem vom Auslaßventil
abzuschließenden Druck angepaßt ist. Infolgedessen kann eine sehr schnelle Entlüftung
der Steuerkammer 33 vom Umschalten des Ventils und somit eine erhebliche Verkürzung
der Schaltzeiten erreicht werden.
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Andererseits ist bei der beschriebenen Steuerventileinrichtung nicht
möglich, daß das Auslaßventil 4 vorzeitig öffnen kann, weil der Betätigungsdruck
nach dem Wirksamwerden der Einrichtung stets etwas-höher als der entgegenwirkende,
vom Auslaßventil ábzuschließende Druck bemessen- ist.