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Bremskreis mit druckmittelbetätigten Bremsen mehrerer
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Achsen eines Fahrzeugs oder einer }'ahrzeugkombination Die Erfindung
betrifft einen Bremskreis mit druckmittelbetätigten Bremsen mehrerer Achsen eines
Fahrzeugs oder einer Fahrzeugkombination, mit einer oder mehreren Achsen, im folgenden
als erste Achsgruppe bezeichnet, und einer oder mehrerer Achsen, im folgenden als
zweite Achsgruppe bezeichnet, die achslastmäßig undio(ler bremskraftmäßig dynamisch
mit der ersten Achsgruppe nicht ausgeglichen ist bzw. sind, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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Bei einem Bremskreis für mehrere Achsen, von denen ein Teil achslastmäßig
und/oder bremskraftmäßig dynamisch nicht ausgeglichen ist, ist es schwierig, die
Bremsen des nicht ausgeglichenen Teils im Interesse gleichmäßigen Reifen- und Bremsbelagverschleißes
auf beste Kraftschlußausnutzung zu steuern, weil der dazu erforderliche Bremskraftanteil
des betreffenden Teils der Achsen an der Gesamtbremskraft aller Achsen des Bremskreises,
bedingt durch die dynamische Achslastverlagerung und/oder die Wirkung der Bremsreaktionskräfte
abbremsungs- (verzögerungs-) abhängig variiert. Dies bedeutet, da die konstruktiven
Daten der Bremsen unveränderlich sind, daß der dem unausgeglichenen Teil der Achsen
zugeführte Bremsdruck gegenüber dem der bzw. den anderen Achsen zugeführten Bremsdruck
belastungs- und abbremsungsabhängig verändert werden muß.
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Ein Bremskreis der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 25 48
975, dort insbesondere Figur 1, bekannt.
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Dort ist ein Bremskreis für eine aus einer Triebachse und einer dynamisch
nicht ausgeglichenen Nachlaufachse bestehende Doppelhinterachse beschrieben.
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Als Ansatz zur Lösung des oben beschriebenen Problems wird bei diesem
Bremskreis der von einem Bremsventil ausgesteuerte Bremsdruck den Bremsen der Triebachse
und der Nachlaufachse über getrennte Druckregeleinrichtungen zugeführt. Während
die Bremsen der Triebachse über einen lastabhängigen Bremsdruckrelger (ALB) beaufschlagt
werden, werden die Bremsen der Nachlaufachse über eine parallel zum ALB angeordnete
Ventileinrichtung mit steuerbarem Druckminderverhältnis beaufschlagt. Das Druckminderverhältnis
dieser als Last/Leer-Ventil bezeichneten Ventileinrichtung wird über eine erste
Steuereinrichtung von dem von dem ALB geregelten Druck gesteuert
und
ist über eine zweite Steuereinrichtung zusätzlich von einem zusätzlichen Steuerdruck
aus einer nicht näher bezeichneten Druckquelle steuerbar. Der zusätzliche Steuerdruck
wird über ein als 3/2-Wegeventil ausgebildetes Steuerventil erst oberhalb eines
vorbestimmten Wertes des von dem Bremsventil ausgesteuerten Bremsdrucks zugeschaltet.
Zu diesem Zweck wird der von dem Bremsventil ausgesteuerte Bremsdruck durch einen
Druckschalter überwacht, der bei Erreichen seines Schaltdrucks das 3/2-Wegeventil
über einen diesem zugeordneten Steuermagneten in eine Durchgangsstellung steuert,
in welcher die nicht näher bezeichnete Druckquelle mit der zweiten Steuereinrichtung
verbunden ist.
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Realisiert ist die genannte Ventileinrichtung in Form eines durchsteuernden
Druckminderventils mit einem festen Grundminderverhältnis, welches durch das Verhältnis
der eingangsseitigen zur ausgangsseitigen Wirkfläche des Regelkolbens bestimmt ist,
mit zwei zusätzlichen Steuerflächen am Regelkolben, welche in Wirkrichtung des Eingangsdruckes
beaufschlagbar sind und die erste und die zweite Steuereinrichtung bilden. Mit dieser
Ausbildung stellt die Ventileinrichtung eine komplizierte Sonderausführung dar.
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Die Untersuchung der Funktion dieses Bremskreises kann sich auf die
Betrachtung der Funktion der Druckregelung für die Bremsen der Nachlaufachse beschränken,
da die Art der Regelung des den Bremsen der Triebachse zugeführten Drucks allgemein
bekannt ist. Bei Betätigung des Bremsventils steuert die Ventileinrichtung zunächst
einen Druck zu den Bremsen der Nachlaufachse aus, der gegenüber dem vom Bremsventil
gelieferten Bremsdruck nach Maßgabe des Grundminderverhältnisses der Ventileinrichtung
und des jeweils lastabhängig eingestellten Regelverhältnisses des ALB gemindert
ist. Erreicht der vom Bremsven-
til ausgesteuerte Bremsdruck den
Schaltdruck des Druckschalters, schaltet dieser das 3/2-Wegeventil in die Durchgangsstellung,
wodurch der zusätzliche Steuerdruck die zweite Steuereinrichtung der Ventileinrichtung
beaufschlagt. Das Druckminderverhältnis der Ventileinrichtung ändert sich dadurch
schlagartig, der ausgesteuerte Druck springt auf einen höheren Wert und steigt,
von diesem ausgehend, bei weiterem Anstieg des vom Bremsventil ausgesteuerten Bremsdruckes
entsprechend dem neu eingestellten Druckminderverhältnis weiter an.
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Der beschriebene Drucksprung des ausgesteuerten Drucks ist nachteilig.
Er verursacht ein unstetiges Bremsverhalten und beim Fahrer ein Gefühl mangelnder
Kontrolle über ein mit einem derartigen Bremskreis ausgerüstetes Fahrzeug bzw. eine
solche Fahrzeugkombination.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Bremskreis der eingangs
genannten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß er ein stetiges Bremsen
und eine sichere Kontrolle über das Fahrzeug oder die Fahrzeugkombination in allen
Belastungs- und Bremszuständen gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung
gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Vereinfacht ausgedrUckt, besteht die Erfindung darin, die steuerbare
Ventileinrichtung für die zweite (dynamisch nicht ausgeglichene) Achsgruppe mit
dem lastabhängigen Brernskraftregler (ALB) in Reihe anzuordnen, sie über ein Druckbegrenzungsventil
zu steuern und schließlich den ALB lastabhängig nur von der Belastung wenigstens
einer Achse der ersten Achsgruppe zu steuern.
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Dabei ist von Vorteil, daß sich die Erfindung mit einfachen Geräten
als Druckbegrenzungsventil und steuerbare Ventileinrichtung ausführen läßt.
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Ein weiterer Vorteil ist, daß die Erfindung auf einfache Art die Regelung
aller Bremsen des erfindungsgemäßen Bremskreises über höchstens zwei Kanäle eines
Antiblockiersystems und damit den Einsatz eines preisgünstigen Antiblockiersystems
mit 4-Kanal-Blockierschutz-Elektronik ermöglicht, deren andere Kanäle- für andere
Bremskreise frei bleiben. Dieser Vorteil ergibt sich daraus, daß von dem Antiblockiersystem
nur Räder der (dynamisch ausgeglichenen) ersten Achsgruppe sensiert zu werden brauchen
und trotzdem durch die erfindungsgemäße Anordnung der steuerbaren Ventileinrichtung
und des Druckbegrenzungsventils eine vorteilhafte und feinfühlige Mitregelung der
Bremsen der (dynamisch nicht ausgeglichenen) zweiten Achsgruppe erzielbar ist.
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Ein weiterer Vorteil ist, daß in Fällen geringerer Ansprüche an den
Regelkomfort in vorteilhaft kostengünstiger Weise für beide Fahrzeugseiten gemeinsam
nur ein Regelventil des Antiblockiersystems und eine für beide Fahrzeugseiten ebenfalls
gemeinsame steuerbare Ventileinrichtung einsetzbar sind.
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Der ALB kann von durchsteuernder Bauart mit oder ohne nachgeschaltetem
Relaisventil oder von Relaisbauart sein.
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Vorteilhaft ist auch, daß die Regelcharakteristik des ALB beliebig
sein kann. In bevorzugten Ausführungsformen kann der ALB ein Strahlenregler mit
oder ohne durchsteuernde Anfangsphase (Einsprung) oder ein Knickregler mit lastabhängig
veränderlichem Knickpunkt und oberhalb desselben weiter ansteigender oder abschneidender
Kennlinie sein.
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Von Vorteil ist auch, daß die Art der lastabhängigen Steuerung des
ALB beliebig ausgebildet sein kann. In bevorzugten Ausführungsformen kann die Steuerung
sowohl mechanisch über Gestänge und/oder Federn und Hebel als auch pneumatisch oder
hydraulisch oder auch elektrisch/ elektronisch erfolgen.
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Auch die steuerbare Ventileinrichtung kann in vorteilhafter Weise
beliebig ausgebildet sein. In bevorzugten Ausführungsformen kann sie als Relaisventil
oder als Doppelabsperrventil oder als Last-Leerventil ausgebildet sein.
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Dabei soll verstanden werden - unter Relaisventil ein RelaisventilS
welches bauartbedingt einen dem Steuerdruck im wesentlichen gleichen (Normalbauart)
oder einen gegenüber dem Steuerdruck geminderten Druck aussteuert (Druckuntersetzer),
- unter Doppelabsperrventil ein Ventil, welches bauartbedingt auf eine Differenz
der an seinem Steueranschluß und an seiner Eingangsseite anstehenden Drücke anspricht
und den jeweils niedrigeren dieser Drücke zu seinem Ausgang durchsteuert, - unter
Last-Leerventil ein Druckminderventil mit einem Grundminderverhältnis und einer
zusätzlichen druckmittelbetätigten Steuereinrichtung, dessen resultierendes Druckminderverhältnis
von dem anstehenden Steuerdruck abhängig ist, wobei das Last-Leerventil in durchsteuernder
oder in Relaisbauart ausgebildet sein kann.
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Durch die vielfältigen Ausbildungsmöglichkeiten der steuerbaren Ventileinrichtung
ist eine feinfühlige Anpassung der den Bremsen der ersten und der zweiten Achsgruppe
zugeführten Drücke untereinander und an die speziellen Erfordernisse des jeweiligen
Einsatzfalles möglich.
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Das Druckbegrenzungsventil bietet den Vorteil zusätzlicher derartiger
Anpassungsmöglichkeiten, einerseits durch die Einstellbarkeit seines Begrenzungsdrucks,
andererseits, indem es eingangsseitig mit dem vom Bremsventil ausgesteuerten Bremsdruck
oder mit dem geregelten Druck oder mit dem Vorratsdruck beaufschlagbar angeordnet
werden kann-.
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Im Falle der vorstehend erwähnten Beaufschlagung des Druckbegrenzungsventils
mit dem Bremsdruck oder mit dem geregelten Druck wird die steuerbare Ventileinrichtung
und damit der der 2. Achsgruppe zugeleitete Druck abhängig von dem von dem Bremskreis
abgeforderten Bremskraftbedarf gesteuert. Im Falle der erwähnten Beaufschlagung
des Druckbegrenzungsventils mit dem Vorratsdruck ist der der zweiten Achsgruppe
zugeführte Druck, solange der Vorratsdruck oberhalb des Begrenzungsdrucks des Druckbegrenzungsventils
liegt, je nach Ausbildung der steuerbaren Ventileinrichtung dem geregelten und der
ersten Achsgruppe zugeführten Druck gleich oder (gemindert) proportional.
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Für den Fachmann ist offensichtlich, daß die vorstehenden Ausführungen
sowohl für pneumatisch als auch für hydraulisch betätigte (z.B. durch Bremsflüssigkeit)
Bremsen gelten.
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Für den Fachmann ist auch offensichtlich, daß in einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremskreises mit Antiblockiersystem und elektrisch/elektronisch
gesteuertem ALB letzterer mit ersterem oder Teilen davon baulich vereinigt werden
kann.
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Es liegt für den Fachmann auch nahe, daß die Erfindung, wenn die zweite
Achsgruppe des erfindungsgemäßen Bremskreises auf jeder Fahrzeugseite Bremsen aufweist,
für
diese eine gemeinsame oder seitenoweise eigene steuerbare Ventileinrichtungen
vorgesehen werden können.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die
in den Zeichnungen dargestellt sind, erläutert. Dabei werden für Positionen mit
gleichen Funktionen durchgehend die gleichen Bezugszeichen verwendet.
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Es zeigen: Figur 1 einen Bremskreis mit pneumatisch betätigten Bremsen
für die Hinterachsen eines Zugfahrzeugs und die Achsen eines Nachläufers Figuren
2 bis 7 jeweils einen Auszug aus dem Kennfeld des Bremskreises nach Figur 1 Figur
8 einen Bremskreis mit hydraulisch betätigten Bremsen für ein Doppelachsaggregat
mit Triebachse und Nachlaufachse mit Antiblockiersystem.
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Figur 1 zeigt einen Bremskreis für die Hinterachsen eines Zugfahrzeugs
und die mit diesen dynamisch nicht ausgeglichenen Achsen eines Nachläufers. Derartige
Anordnungen kommen beispielsweise bei Gelenkbussen vor.
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Es symbolisiert die gestrichelte Linie I eine erste Achsgruppe, die
in diesem Ausführungsbeispiel aus der oder den als Hinterachse oder Hinterachsaggregat
ausgebildeten Triebachse(n) eines Zugfahrzeugs besteht, und die gestrichelte Linie
II eine mit diesen dynamisch nicht ausgeglichene zweite Achsgruppe, die in diesem
Fall
von der oder den Achse(n) eines Nachläufers gebildet wird. Im folgenden wird der
Einfachheit halber 1 mit der Benennung Triebachse und II mit der Benennung Nachlaufachse
belegt. Durch diese Begriffswahl wird verdeutlicht, daß die folgenden Ausführungen
auch für solche Achsanordnungen gelten.
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4 bezeichnet eine Bremse der Triebachse I, 6 eine Bremse der Nachlaufachse
II. Diese können die einzigen Bremsen der Achsen, aber auch nur die Bremsen eines
Teils der Achsen und/oder einer Fahrzeugseite sein.
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Mit 1 ist ein Bremsventil bezeichnet, welches mit seinem zweiten Kreis
die Bremsen des nicht dargestellten Vorderachsbremskreises des Zugfahrzeuges steuert.
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Hinter dem Bremsventil 1 ist ein lastabhängiger Bremsdruckregler (ALB)
2 angeordnet. Die gestrichelte Verbindungslinie 3 zur Triebachse I soll andeuten,
daß dieser Bremsdruckregler abhängig von dem Belastungszustand dieser Triebachse
I gesteuert wird.
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Wie die Druckluftleitungen symbolisierenden durchgezogenen Linien
andeuten, steht die Bremse 4 der Triebachse I direkt mit dem Ausgang des ALB 2 in
Verbindung.
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Die Bremse 6 der Nachlaufachse II ist über eine steuerbare Ventileinrichtung
5, welche eine durch einen Steueranschluß 7 symbolisierte Steuereinrichtung aufweist,
mit dem Ausgang des ALB 2 verbunden.
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Der Steueranschluß 7 der Ventileinrichtung 5 ist mit dem Ausgang eines
Druckbegrenzungsventils 8 verbunden, welches eingangsseitig mit dem Ausgang des
Bremsventils 1 verbunden ist.
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Die Funktion des vorstehend beschriebenen Bremskreises wi.rd nachstehend
anhand der Kennfeldausschnitte nach den Figuren 2 bis 7 beschrieben.
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Fig. 2 zeigt charakteristische Kennlinien des Bremskreises nach Fig.
1 mit als Relaisventil in Normalbauart ausgebildeter Ventileinrichtung 5 und als
Strahlenregler ausgebildotem ALB 2.
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Im oberen Quadranten ist der vom ALB 2 geregelte und der Bremse 4
der Triebachse I zugeführte Druck p2, im unteren Quadranten der von der Ventileinrichtung
5 ausgesteuerte und der Bremse 6 der Nachlaufachse II zugeführte Druck p3, jeweils
als Funktion des vom Bremsventil 1 ausgesteuerten Bremsdrucks p1, dargestellt.
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Die Druckmaßstäbe auf Ordinate und Abszisse sind gleich, so daß die
Linien gleichen Druckes p1 = p2, gekennzeich-0 net durch die Strecken OA und OB,
unter 45 zu den Koordinaten verlaufen. Im Abstand des Vorratsdrucks und des Begrenzungsdruckes
PB des Druckbegrenzungsventils 8 sind in beiden Quadranten Parallelen zur Ordinate
eingetragen Die Parallele im Abstand pV schneidet die Linien gleichen Druckes in
den Punkten A bzw. B und stellt die Begrenzung des Kennfelds in Richtung zunehmenden
Bremsdruckes p1 dar.
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Als charakteristische Kennlinien werden die Kennlinien für die unbelastete,
d.h. nur mit dem zugeordneten Eigengewichtsanteil des Fahrzeugs belastete, und die
voll ausgelastete Triebachse I betrachtet.
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Im oberen Quadranten stellen die Strahlen OA die Kennlinie des Drucks
p2 für die voll ausgelastete und OC diejenige für die unbelastete Triebachse I dar.
Die Kenn-
linie für die voll ausgelastete Triebachse I fällt also
mit der Linie gleichen Drucks OA zusammen, während die Kennlinie für die unbelastete
Triebachse darunter mit einer entsprechend dem Regelverhältnis des ALB 2 niedrigeren
Steigung verläuft.
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Für den im unteren Quadranten dargestellten Druck p3 gelten, bis der
Bremsdruck p; den Begrenzungsdruck PB des Druckbegrenzungsventils erreicht, die
Kennlinienzweige OS1 bzw. OS2, auf denen der Druck p3 dem Druck p2 im wesentlichen
gleich ist; OS1 ist also ein Teil der Linie gleichen Drucks OB und OS2 hat also
die gleiche Steigung wie OC. Im Schnittpunkt mit der Parallelen zur Ordinate im
Abstand PB knicken diese Kennlinien in die Zweige S1 B1 bzw. S2 C1 ab, auf denen
der jeweils erreichte Wert des Drucks p3 konstant bleibt. Die Bremse 6 der Nachlaufachse
II wird also oberhalb des Begrenzungsdrucks PB von der weiteren Steigerung des Bremsdrucks
p1 abgekoppelt bzw. abgeschnitten.
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Ist in nicht dargestellter Weise der Eingang des Druckbegrenzungsventils
8 mit dem geregelten Druck p2 beaufschlagt, dann ist das zugeordnete Verhalten des
Drucks p3 wie folgt feststellbar. Im Abstand des Begrenzungsdrucks p B wird im oberen
Quadranten eine Parallele zur Abszisse eingetragen, deren Schnittpunkte mit den
Kennlinien OA und OC in den unteren Quadranten projiziert werden. Die Schnittpunkte
der Projektionslinien mit den Strahlen OB und OS2 bzw. gegebenenfalls mit des letzteren
Verlängerung in Richtung der Kennfeldbegrenzung definieren dann die zugehörigen
Knickpunkte der Kennlinien und Höchstwerte des Druckes p3. Wie der Fachmann nach
dieser Anleitung leicht nachvollziehen kann, ergeben sich in diesem Fall gegenüber
dem vorherigen absolut und relativ zueinander andere Knickpunkte und andere Höchstwerte
für p3 und damit andere Auslegungsmöglichkeiten für die Bremskraftverteilung
und
deren Anpassung. Im vorliegenden Fall kann der Begrenzungsdruck auch so hoch angesetzt
werden, daß die entsprechende Parallele im oberen Quadranten die Kennlinie OC für
die unbelastete Triebachse I (und weitere Kennlinien) überhaupt nicht schneidet,
In diesem Fall würden die zugeordneten Kennlinien im unteren Quadranten überhaupt
nicht abgeknickt.
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Ist in ebenfalls nicht dargestellter Weise der Eingang des Druckbegrenzungsventils
8 mit dem Vorratsdruck beaufschlagt, so verhält sich die als Relaisventil in Normalbauart
ausgebildete Ventileinrichtung 5, solange Pv größer als der oder gleich dem Begrenzungsdruck
PB ist, wie ein druckmittelvorgespanntes Wegeventil, d.h. sie läßt, solange p3 unterhalb
des Begrenzungsdrucks PB liegt, den Druck p2 im wesentlichen als Druck p3 durch.
Dies bedeutet, daß die Kennlinien im unteren Quadranten für sämtliche Belastungszustände
abknicken, wenn p2 = p3 den Wert des Begrenzungsdrucks erreicht.
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Das bedeutet weiter, daß Kennlinien, die, bedingt durch das Regelverhältnis
oder die Einstellung des Begrenzungsdrucks, diesen gar nicht erreichen, ohne Abknicken
zur Kennfeldgrenze durchlaufen. Bei unter den Begrenzungsdruck Pg abgefallenem Pv
verhält sich die Ventileinrichtung 5 in bekannter Weise wie ein Relaisventil in
Normalbauart, steuert also im wesentlichen p2 als p3 aus.
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Die vorstehend erläuterte Darstellung läßt auch die lastabhängige
Veränderung des Verhältnisses der Bremsdrücke P2 und p3 zueinander (d.h. des Schaltpunktes
der Ventileinrichtung) erkennen. Stellt man sich p3 als Funktion von p2 dargestellt
vor, so wird deutlich, daß beide Drücke je nach Belastungszustand der sensierten
Achse bzw. der ersten Achsgruppe bis zu unterschiedlich hohen
Werten
für p2 gleich bleiben. Das Abknicken von p3 gegenüber p2 setzt also lastabhängig
ein.
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Alle vorstehend zu Fig. 2 gemachten Aussagen gelten, wie für den Fachmann
offensichtlich, auch, wenn die Ventileinrichtung 5 als Doppelabsperrventil gemäß
der weiter oben gegebenen Definition ausgebildet ist.
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Fig. 3 zeigt in der gleichen Darstellungsart wie Fig. 2 die Kennlinien
für die gleichen charakteristischen Belastungszustände der Triebachse I mit einer
Ausbildung des ALB 2 als Strahlenregler mit durchsteuernder Anfangsphase (Einsprung)
und mit als Last-Leerventil gemäß der weiter oben gegebenen Definition ausgebildeter
Ventileinrichtung 5.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel wird bis zu einem als eingetragenen
Vorsteuerdruck in allen Belastungszuständen der Triebachse I der volle Bremsdruck
p1 als Druck p2 ausgesteuert. Das bedeutet im oberen Quadranten, daß bis zu einem
dem Wert PE entsprechenden Punkt E die Kennlinie p2 für die unbelastete Triebachse
I mit der Linie gleichen Drucks OA zusammenfällt. Von E ausgehend liegt dann die
Kennlinie des Drucks p2 für die unbelastete Triebachse I unterhalb der Linie gleichen
Drucks mit einer durch das Regelverhältnis des ALB 2 vorgegebenen Steigung. Mit
anderen Worten: der Ursprung des strahlenförmigen Kennfelds des Drucks p2 ist vom
Koordinatenursprungspunkt O zu dem durch den Druck PE bestimmten Punkt E verschoben.
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Der Betrachtung des im unteren Quadranten dargestellten Drucks p3
sei vorausgeschickt, daß die als Last-Leerventil ausgebildete Ventileinrichtung
5, wie vorliegend eingesetzt, mit druckmindernder oder nicht druckmindernder Höchstdruckaussteuerung
ausgebildet sein kann. Dies läßt
sich, wie dem Fachmann bekannt
ist, beispielsweise durch Flächenverhältnisse der Stellorgane des Last-Leerventils
festlegen.
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Im vorliegenden Fall wird eine druckmindernde Höchstdruckaussteuerung
angenommen, d.h. daß die Kennlinie des Drucks p3 auch bei voll ausgelasteter Triebachse
I oberhalb der Linie gleichen Druckes OB, d.h. in Richtung Abszisse geschwenkt,
verläuft. Dargestellt wird diese Kennlinie durch den Linienzug OE1 S1 B1. In dem
durch den Wert PE gekennzeichneten Punkt E1 läuft diese Kennlinie stetE durch. Erst
wenn der Bremsdruck p1 im Punkt S1 den Begrenzungsdruck P B erreicht, wird diese
Kennlinie zu ihren Zweig S1 B1 mit geringerer Steigung abgeknickt. Die Kennlinie
des Drucks p3 für die unbelastete Triebachse I fällt bis zum Punkt E1 mit der Kennlinie
für die voll ausgelastete Triebachse I zusammen. Steigt der Bremsdruck p1 über PE,
wird p3 zu dem Zweig E1 S2 abgeknickt. Erreicht der Bremsdruck p1 den Wert des Begrenzungsdrucks
PB, dem der Punkt S2 entspricht, wird diese Kennlinie erneut, zu dem Zweig S2 B2
mit erneut geminderter Steigung, abgeknickt, wobei die Steigung dieses Zweiges der
Steigung des Zweiges S1 B1 der Kennlinie für die voll ausgelastete Achse gleich
ist. Bei Ausbildung der Ventileinrichtung 5 als Last-Leerventil werden die Kennlinien
für p3 also nicht abgeschnitten, sondern steigen bis zur Kennfeldgrenze an.
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Das vorstehend über die Kennlinien im unteren Quadranten Gesagte gilt
im Falle eine nicht druckmindernden Höchstdruckaussteuerung des Last-Leerventils
entsprechend.
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Auch die Darstellung nach Fig. 3 läßt die lastabhängige Veränderung
des Verhältnisses der Bremsdrücke p2 und p3 zueinander (d.h. des Schaltpunktes der
Ventileinrichtung 5) erkennen. Dies wird deutlich, wenn die bei Fig. 2
angestellten
Uberlegungen auf die Darstellung nach Fig. 3 entsprechend übertragen werden.
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Die Fig. 4 bis 7 zeigen in der gleichen Darstellungsart wie die vorstehend
erläuterten Figuren die Kennlinien für die gleichen charakteristischen Belastungszustände
der Triebachse I mit einer Ausbildung des ALB 2 als Knickregler und mit als Last-Leerventil
gemäß der weiter oben gegebenen Definition ausgebildeter Ventileinrichtung 5, letztere
wieder mit druckmindernder Höchstdruckaussteuerung.
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Entsprechend der weiter oben gegebenen Definition wird bei einem ALB
dieser Art lastabhängig die Lage eines Knickpunktes gesteuert, durch den die dem
jeweiligen Belastungszustand entsprechende Kennlinie des geregelten Drucks in zwei
Zweige aufgeteilt wird. Im ersten Zweig ist in den bevorzugten Ausführungsformen
der geregelte Druck dem zugeführten Bremsdruck gleich, im zweiten Zweig ist er gegenüber
dem ersten Zweig gemindert oder (Abschneidecharakteristik) unveränderlich.
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Die Fig. 4 und 5 beziehen sich auf einen ALB 2 mit gemindertem geregelten
Druck p2 im zweiten Kennlinienzweig, die Figuren 6 und 7 auf einen ALB 2 mit Abschneidecharakteristik.
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Im folgenden wird in allen Figuren der Index "L" für den unbelasteten
und der Index "B" für den voll ausgelasteten Zustand der Triebachse I verwendet.
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Die Fig. 4 zeigt im oberen Quadranten die Kennlinien für P2 bei unbelasteter
Triebachse I OKL AL und bei voll ausgelasteter Triebachse I OKB AB, wobei KL bzw.
KB jeweils den lastabhängig geregelten Knickpunkt darstellen, dem
jeweils
der Bremsdruck p1 pKL bzw. p1 PKB zugeordnet ist. Diese Werte sind, um eine möglichst
erschöpfende Darstellung der Regelung des Drucks p3 zu ermöglichen, so gewählt,
daß der Begrenzungsdruck PB des Druckbegrenzungsventils 8 dazwischenliegt.
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Im unteren Quadranten sind OK'L PL BL bzw. OPB K'B BB die jeweils
zugeordneten Kennlinien für den Druck p3.
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Während die Kennlinien im oberen Quadranten nur einmal abknicken,
knicken diejenigen im unteren Quadranten zweimal ab, nämlich zusätzlich, wenn der
Bremsdruck p1 den Wert des Begrenzungsdrucks PB (Punkte PL bzw. PB) des Druckbegrenzungsventils
8 erreicht. Nach ihrem letzten Knick, d.h. auf ihren Zweigen PL BL bzw. K'B BBsind
die Kennlinien im unteren Quadranten zueinander parallel.
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Nur in dem Fall, daß der dem Knickpunkt zugeordnete p1 gerade den
Wert des Begrenzungsdrucks PB annimmt, hat die zugeordnete Kennlinie für p3 nur
einen Knickpunkt, nämlich in PB, wobei ihr Zweig von PB bis zur Kennfeldgrenze wieder
zu den genannten parallel ist.
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Ist in nicht dargestellter Weise der Eingang des Druckbegrenzungsventils
8 mit dem Vorratsdruck beaufschlagt, so verhält sich die als Last-Leerventil ausgebildete
Ventileinrichtung 5 solange wie ein druckmittelvorgespanntes Wegeventil, bis der
Druck p3 einen Wert annimmt, bei dem die Druckvorspannung überwunden wird. Von diesem
Wert ab wird p3 dann mit einem resultierenden Druckminderverhältnis nach der oben
gegebenen Definition gemindert. In der Darstellung gemäß Fig. 4 bedeutet dieses
Verhalten, daß bis zum Erreichen des genannten Wertes für p3 der obere und der untere
Quadrant spiegelbildlich zueinander sind, d.h. daß p3 trotz der bauartbedingten
druckmindernden Höchstdruckaussteuerung der Ventileinrichtung 5 P2 gleich ist, mit
p2 also bis zu dessen Knickpunkt den Wert des vollen Bremsdrucks P1 annimmt.
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Fällt im Falle der Beaufschlagung des Eingangs des Druckbegrenzungsventils
8 mit Vorratsdruck dieser unter den Begrenzungsdruck des Druckbegrenzungsventils
8, so ist in diesem Falle der Druck p3 dem geregelten Druck p2 immer gleich.
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Fig. 5 zeigt für eine beliebig angenommene Kennlinie im oberen Quadranten
das typische Verhalten der zugeordneten Kennlinie im unteren Quadranten bei dem
auch der Fig. 4 zugrundegelegten Ausführungsbeispiel, wenn der Eingang des Druckbegrenzungsventils
8 in nicht dargestellter Weise mit dem geregelten Druck p2 beaufschlagt ist. In
diesem Fall ist der Begrenzungsdruck PB des Druckbegrenzungsventils 8 im oberen
Quadranten als Parallele zur Abszisse eingetragen. Die Kennlinie für p2 läuft in
ihrem Schnittpunkt S mit dieser Parallelen zur Kennfeldgrenze durch. Im unteren
Quadranten wird die zugehörige Kennlinie für p3 in ihrem Schnittpunkt S' mit der
Projektionslinie durch S zusätzlich in Richtung geringerer Steigung abgeknickt.
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Der Fig. 6 liegt ebenfalls das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 zugrunde,
jedoch mit einem ALB 2 mit Abschneidecharakteristik. Es gelten sämtliche zur Fig.
4 gemachten Ausführungen entsprechend mit der Besonderheit, daß die Kennlinien im
unteren Quadranten nach Erreichen ihres zweiten Knickpunktes Abschneidecharakteristiken
aufweisen.
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Auch das zu Fig. 4 für den Fall der Beaufschlagung des Druckbegrenzungsventils
8 mit Vorratsdruck Gesagte gilt hier entsprechend.
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Fig. 7 zeigt das Verhalten des der Fig. 6 zugrundeliegenden Ausführungsbeispiels
für den Fall, daß der Eingang des Druckbegrenzungsventils 8 mit geregeltem Druck
p2 beauf-
schlagt ist. PB ist im oberen Quadranten wieder als Parallele
zur Abszisse eingetragen.
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Die Ausbildung der Kennlinien für p3 im unteren Quadranten hängt von
der Lage der Knickpunkte der zugehörigen Kennlinien im oberen Quadranten zum Schnittpunkt
der Parallelen im Abstand zur Abszisse PB mit der Linie gleichen Drucks OA ab. Liegt
der Knickpunkt der Kennlinie im oberen Quadranten (z.B. KL) unterhalb des genannten
Schnittpunkts, zeigt die zugehörige Kennlinie im unteren Quadranten eine reine Abschneidecharakteristik
wie die Kennlinie OK'L BL. Liegt der Knickpunkt der Kennlinie im oberen Quadranten
oberhalb des genannten Schnittpunkts, weist die zugehörige Kennlinie im unteren
Quadranten zwischen den Projektionslinien durch den genannten Schnittpunkt und den
Knickpunkt KB im oberen Quadranten eine Charakteristik mit geminderter Steigung
auf, die bei weiter ansteigendem Bremsdruck Pl bis zur Kennfeldgrenze in eine Abschneidecharakteristik
übergeht.
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Auch die Darstellungen nach Fig. 4 bis 7 lassen die lastabhängige
Veränderung des Verhältnisses der Bremsdrücke P2 und p3 zueinander (d.h. des Schaltpunktes
der Ventileinrichtung 5) erkennen. Dies wird deutlich, wenn die bei Fig. 2 angestellten
Überlegungen auf die Darstellungen nach Fig. 4 bis 7 entsprechend übertragen werden.
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Für die vorstehend erläuterten Figuren 1 bis 7 gelten soweit nichts
anderes angegeben, folgende Aussagen gemeinsam.
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Alle erwähnten Ausführungsformen für ALB 2, Ventileinrichtung 5 und
Druckbegrenzungsventil 8 stellen einfache und deshalb preisgünstige Bauarten dar.
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Alle beschriebenen Funktionen vollziehen sich bei Rücknahme des Bremsdruckes
p1 in umgekehrter Reihenfolge.
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Einflüsse auf die Kennlinien infolge dynamischer Achslastverlagerungen
sind nicht berücksichtigt.
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Mit Ausnahme der Fig. 5 stellen die als charakteristisch erläuterten
Kennlinien unter dem Gesichtspunkt der Belastung der Triebachse 1 die Grenz-Kennlinien
dar. Es ist für den Fachmann offensichtlich, daß die Kennlinien für alle anderen
Belastungszustände zwischen diesen Grenzkennlinien liegen.
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Für den Fachmann ist offensichtlich, daß in den Fig. 4 bis 7 die Größe
der Änderung der Steigung der Kennlinien für p3 in den jeweiligen Knickpunkten durch
die Ausbildung des Last-Leerventils, z.B. durch Flächenverhältnisse an einem Stellglied,
beeinflußbar ist.
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Schließlich ist für den Fachmann auch offensichtlich, daß diese auf
einen pneumatisch betätigten Bremskreis bezüglichen Ausführungen für einen hydraulisch
betätigten (Beispielsweise durch Bremsflüssigkeit) entsprechend gelten.
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Insbesondere aus den Ausführungen zu den Kennfeldern nach den Figuren
2 bis 7 wird deutlich, daß die Erfindung vielfältige Möglichkeiten für Veränderungen
der Bremskraftverteilung innerhalb der Achsen eines erfindungsgemäßen Bremskreises
und zur Anpassung der Bremsen der dynamisch nicht ausgeglichenen zweiten Achsgruppe
an deren Kraftschlußangebot bietet.
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Fig. 8 zeigt einen hydraulisch betätigten Bremskreis für ein Doppelachsaggregat
eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Lkw, bei dem die erste
Achsgruppe
von einer Triebachse und die zweite, dynamisch nicht ausgeglichene Achsgruppe von
einer Nachlaufachse, welche auch als Liftachse ausgebildet sein kann, gebildet werden.
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Es stellen wieder mit I bzw. II bezeichnete gestrichelte Linien die
Triebachse bzw. die Nachlaufachse, 1 ein Bremsventil, 2 einen ALB und 3 dessen lastabhängige
Steuerung durch die Triebachse I dar. Die Bremsen der Achsen sind in diesem Ausführungsbeispiel
für jede Fahrzeugseite getrennt dargestellt und mit 4, 4a für die Triebachse I sowie
mit 6, 6a für die Nachlaufachse II bezeichnet. Auch die steuerbare Ventileinrichtung
ist für die Bremsen 6, 6a jeder Fahrzeugseite getrennt vorgesehen und mit 5, 5a
mit den jeweils zugehörigen SteueranschlUssen 7, 7a bezeichnet.
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In diesem Ausführungsbeispiel wirkt das Druckbegrenzungsventil 8 auf
die Ventileinrichtungen 5, 5a beider Fahrzeugseiten.
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Die Druckentlastungsanschlüsse der Geräte dieses Ausführungsbeispiels
sind in nicht dargestellter Weise mit einem Sammelbehälter verbunden.
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Der Bremskreis dieses Ausführungsbeispiels weist darüber hinaus für
die Bremsen jeder Fahrzeugseite je ein dem ALB 2 nachgeordnetes Regelventil 16,
20 eines Antiblockiersystems 15, 16, 17, 19, 20, im folgenden ABS-Ventil 16, 20
genannt, auf. Die ABS-Ventile 16, 20 sind über je einen Kanal einer Blockierschutz-Elektronik
15 aktivierbar, im folgenden Elektronik 15 genannt, die über Sensoren 17, 19 die
Räder der-Triebachse I auf jeder Fahrzeugseite getrennt sensiert.
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Das vorliegende Ausführungsbeispiel weist also im Vergleich zum Ausführungsbeispiel
nach Fig. 1 zusätzlich eine Regelung der den Bremsen 4, 4a und 6, 6a zugeführten
Drücke durch ein die Räder der Triebachse I sensierendes Antiblockiersystem auf.
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Unter normalen Einsatzbedingungen, d.h. solange kein sensiertes Rad
in den Bereich seiner Blockiergrenze gerät, gilt für die Regelung der den Bremsen
4, 4a und 6, 6a zugeführten Drücke das zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, insbesondere
über die Kennfelder gemäß Fig. 3 bis 7, Gesagte entsprechend.
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Es sei nun angenommen, daß das von dem Sensor 17 sensierte Rad der
Triebachse I bei einem Bremsvorgang in den Bereich seiner Blockiergrenze gerät.
Dann tritt die Elektronik 15 in eine Regelphase und aktiviert das der betreffenden
Fahrzeugseite zugeordnete ABS-Ventil 16 so, daß dieses - stark vereinfacht ausgedrückt
- zu den Bremsen dieser Fahrzeugseite nur einen Druck durchläßt, bei dem das von
dem Sensor 17 sensierte Rad einen sicheren Abstand von seiner Blockiergrenze hält.
Dabei ist der vom ABS-Ventil 16 ausgesteuerte Druck, wieder vereinfacht ausgedrückt,
gegenüber dem vom ALB 2 geregelten Druck gemindert oder diesem höchstens gleich.
Auch in der Regelphase gehorchen die Bremsdrücke p2 und p3 in ihrem Verhältnis zueinander
den Kennlinien nach den Figuren 2 bis 7 und den diesbezüglichen Anmerkungen.
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Bei Beendigung der Regelphase der Elektronik 15 wird das ABS-Ventil
16 deaktiviert und die normale Regelung der Drücke wieder in Funktion. versetzt.
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Es liegt für den Fachmann auf der Hand, daß die vorstehend beschriebene
Funktion bei Aktivierung des der anderen Fahrzeugseite zugeordneten ABS-Ventils
20 oder bei Aktivierung beider ABS-Ventile 16, 20 oder bei Vorhandensein eines gemeinsamen
ABS-Ventils und einer gemeinsamen Ventileinrichtung für beide Fahrzeugseiten in
entsprechender Weise abläuft.
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In besonderen Einsatzfällen, insbesondere, wenn die Ventileinrichtung
5, 5a eine vom anliegenden Steuerdruck abhängige Rückströmcharakteristik aufweist,
kann in der Verbindung zwischen dem Ausgang des Druckbegrenzungsventils 8 und den
Steueranschlüssen 7, 7a der Ventileinrichtungen 5, 5a - wie in Fig. 8 dargestellt,
als Entlastungsventil 21 ein magnetgesteuertes 3/2-Wegeventil 21 angeordnet sein,
dessen Steuermanget von der Elektronik 15 schaltbar ist. Das 3/2-Wegeventil 21 ist
in eine Durchlaßstellung, in welcher es den Ausgang des Druckbegrenzungsventils
8 mit den Steueranschlüssen 7, 7a verbindet, und in eine Sperrstellung, in welcher
es die genannte Verbindung unterbricht und die Steueranschlüsse 7, 7a druckentlastet,
schaltbar.
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Bei Aktivierung des ABS-Ventils 16 schaltet die Elektronik 15 auch
den Magneten des 3/2-Wegeventils 21.
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Dieses wird dadurch in seine Sperrstellung geschaltet, wobei die Steueranschlüsse
7, 7a der Ventileinrichtungen 5, 5a druckentlastet werden. Das hat zur Folge - im
Falle einer Ausbildung der Ventileinrichtung 5, 5a als Last-Leerventil, daß dieses
von dem bis dahin eingestellten resultierenden Druckminderverhältnis auf sein Grundminderverhältnis
umgeschaltet wird, was für die Bremse 6 bedeutet, daß ihr der von dem ABS-Ventil
16 radschlupfabhängig ausgesteuerte Druck nach Maßgabe dieses Grundminderverhältnisses
zusätzlich gemindert zugeführt wird und für die Bremse 6a der anderen Fahrzeug-
seite
bedeutet, daß, obwohl das dieser Fahrzeugseite zugeordnete ABS-Ventil 20 gar nicht
aktiviert ist, auch der dieser Bremse zugeführte Druck eine Minderung nach Maßgabe
der Umschaltung von dem resultierenden Druckminderverhältnis auf das Grundminderverhältnis
der Ventileinrichtung 5a erfährt; - im Falle einer Ausbildung der Ventileinrichtung
5, 5a als Relaisventil oder Doppelabsperrventil, daß die Bremsen 6, 6a völlig druckentlastet
werden.
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Der der Bremse 4a zugeführte Druck bleibt, wie ohne Regelphase der
Elektronik 15, nur vom ALB 2 abhängig.
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Bei Beendigung der Regelphase der Elektronik 15 wird das ABS-Ventil
16 deaktiviert, das 3/2-Wegeventil in seine Durchgangsstellung geschaltet und die
normale Regelung der Drücke wieder in Funktion versetzt.