DE69104233T2

DE69104233T2 - Elektropneumatische federspeicher- und betriebsbremsbetätigungsvorrichtung.

Info

Publication number: DE69104233T2
Application number: DE69104233T
Authority: DE
Inventors: Bruce Earl Grafton Oh 44044 Latvala
Original assignee: AlliedSignal Inc
Current assignee: Bendix Commercial Vehicle Systems LLC
Priority date: 1991-01-29
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 1995-04-20
Anticipated expiration: 2011-06-14
Also published as: CA2100684C; CA2100684A1; DE69104233D1; EP0569357A1; WO1992012879A1; EP0569357B1; AU8004591A; JP2895625B2; US5118165A; JPH06504011A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Tandem-Federbremsen- und Betriebsbremsenbetätigungseinrichtung für eine elektropneumatische Bremsanlage.
Konventionelle pneumatische Bremsanlagen für Schwerlastfahrzeuge verwenden Tandembremsenbetätigungseinrichtungen, um Betätigung der Basisbremse des Fahrzeugs zu bewirken. Diese Tandembremsenbetätigungseinrichtungen umfassen eine Betriebsbremsenbetätigungseinrichtung, die auf Fluiddruck anspricht, um das Anlegen der Betriebsbremse zu bewirken, und auch eine Federbremsenbetätigungseinrichtung, um eine Notbremsung und/oder das Anlegen einer Parkbremse zu bewirken. Die Federbetätigungseinrichtung umfaßt eine Hochleistungsfeder, welche die Stange oder den Stößel der Betätigungseinrichtung nachgiebig in einer Richtung drückt, in der eine Bremse angelegt wird. Der Feder wird entgegengewirkt durch pneumatischen "Weghalte"-Druck während des normalen Betriebs des Fahrzeugs, um zu ermöglichen, daß das Anlegen der Betriebsbremse in normaler Weise bewirkt werden kann. Jedoch wird der Weghalte-Druck unter Notbedingungen entlüftet oder entlüftet, wenn das Fahrzeug geparkt wird, um es der Feder zu ermöglichen, eine Notbremsung oder das Anlegen einer Parkbremse zu bewirken. Sowohl der Betriebsbremsdruck als auch der Weghalte-Bremsdruck werden durch pneumatische Signale gesteuert, die von der Bedienungsperson des Fahrzeuges erzeugt werden. In solchen konventionellen Anlagen werden sowohl der Betriebsbremsdruck als auch der Weghalte-Druck über getrennte Bremsleitungen zu der Tandembetätigungseinrichtung geführt. Eine solche bekannte Anlage ist in der GB-A-2 193 772 offenbart. Neuerdings ist vorgeschlagen worden, die konventionelle pneumatische Bremssteueranlage durch eine elektropneumatische Anlage zu ersetzen, in welcher elektrische Signale von dem Fahrzeugführer erzeugt werden, um Steuerung sowohl des Betriebsbremssystems als auch des Park/Not-Bremssystems zu bewirken. Eine solche Anlage bzw. ein solches System ist in dem US-Patent 4 749 238 offenbart.
Die vorliegende Erfindung minimiert die pneumatischen Leitungen und Verbindungen, die in einer elektropneumatischen Bremsanlage verwendet werden, um dadurch Kosten zu minimieren und Leckstellen zu beseitigen, und zwar durch Kombination verschiedener Funktionen. Die vorliegende Erfindung verbessert auch die Bremsleistung durch Verkürzen der Zeitverzögerung, die vorhanden ist beim Führen von Bremsdruck zu der Betriebsbremse des Fahrzeugs, weil ein wichtiges Merkmal der Erfindung darin besteht, daß der Weghalte-Druck bzw. Haltedruck, der dazu verwendet wird, die Federbremse zu halten, dazu verwendet wird, den Druck zu ergänzen oder zu unterstützen, der von dem Behälter an die Betriebsbremse geliefert wird, wenn das Anlegen der Betriebsbremse bewirkt wird. Demgemäß braucht lediglich eine pneumatische Leitung oder Luftleitung zu jeder Betätigungseinrichtung geführt zu werden, und diese Leitung kann kleiner sein als sie sonst erforderlich wäre, weil der Federhaltedruck dazu verwendet wird, eine Unterstützung beim Bewirken des Anlegens der Betriebsbremse zu liefern. Das Ausmaß bzw. die Menge des Haltedrucks, das bzw. die während eines normalen Bremsenanlegens verwendet wird, welches üblicherweise ein Anlegen mit relativ niedrigem Druck ist, führt gewöhnlich nicht zu einer Verringerung des Haltedrucks unter denjenigen, der erforderlich ist, um ein Pendeln bzw. ein Hin- und Herbewegen der Feder zu verhindern. Demgemäß ist die Wirkung auf die Federlebensdauer minimal. Wenn es gewünscht wird, kann während des Anlegens mit großer Kraft die Betriebsbremsenbetätigungszeit weiter verkürzt werden, indem es der Feder ermöglicht wird, während des anfänglichen Anlegens die Betriebsbremsenbetätigungseinrichtung zu unterstützen, um zeitweilig die Last bzw. die Lieferung von den beiden Betätigungseinrichtungen zu verbinden. Dies würde auch die erforderliche Kapazität der Zufuhrleitung von dem Behälter verringern.
Diese und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung hervor, wobei die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Bremsanlage ist, die gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung ist festzustellen, daß ein elektropneumatisches Bremsenbetätigungssystem, welches allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, eine Tandembetätigungseinrichtung umfaßt, die allgemein mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist. Die Betätigungseinrichtung 12 umfaßt ein Gehäuse 14, welches durch eine Trennwand 20 in einen Betriebsbetätigungsabschnitt 16 und in einen Park/Not-Federbetätigungsabschnitt unterteilt ist, der allgemein mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet ist. Der Betriebsbetätigungsabschnitt 16 umfaßt eine Betätigungsstange 22, die sich aus dem Gehäuse 14 herauserstreckt und die mit einer konventionellen Fahrzeugbetriebsbremse (nicht dargestellt) in einer Art und Weise verbunden ist, die dem Fachmann der Technik gut bekannt ist. Die Stange 22 erstreckt sich von einer Druckplatte 24, die mit der Wand des Gehäuses 14 über eine Membran 26 verbunden ist, um dadurch ein Fluiddruck aufnehmendes Abteil 28 zwischen der Membran 26 und der Wand 20 zu bilden. Eine Einlaßöffnung 30 ist vorgesehen zum Liefern von Fluiddruck in das Abteil 28.
Der Federbetätigungsabschnitt 18 umfaßt einen auf Druck ansprechenden Teil 32, der mit der Wand des Gehäuses 14 und der Wand 20 zusammenarbeitet, um eine Druckkammer 34 zu bestimmen. Der auf Druck ansprechende Teil 32 umfaßt einen Stößel 36, der sich durch eine Öffnung in der Wand 20 erstreckt, um mit der Druckplatte 24 in Eingriff zu treten. Der auf Druck ansprechende Teil 32 ist mittels einer starken Betätigungsfeder 38 gemäß der Figur nach rechts nachgiebig gedrückt. Wenn demgemäß die Druckkammer 34 entlüftet wird, drückt die Feder 38 den auf Druck ansprechenden Teil 32 und die Betätigungsstange 22 gemäß der Figur nach rechts, wodurch eine Notbremsung bzw. ein Anlegen der Parkbremse bewirkt wird. Wenn jedoch Haltedruck in die Druckkammer 34 geliefert wird, wird der auf Druck ansprechende Teil 32 in die dargestellte Position gedrückt, wodurch die Feder 38 zusammengedrückt wird. Ein Einlaß 40 liefert den Haltedruck in die Druckkammer 34.
Fluiddruck wird an die Öffnungen 30 und 40 von einer Fluiddruckquelle, beispielsweise von einem Druckbehälter 42, über eine Leitung geliefert, die allgemein mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet ist. Die Leitung 44 umfaßt einen ersten Zweig 46, der mit der Einlaßöffnung 40 in Verbindung steht, einen zweiten Zweig 48, der mit dem Abteil 28 und mit dem ersten Zweig 46 über eine Dreiwegeverbindung 50 in Verbindung steht, und einen dritten Zweig 52, der die Verbindung 50 mit dem Luftbehälter 42 verbindet. Ein Dreiwegesolenoidventil 54 steuert die Verbindung bzw. Lieferung über den Zweig 46, und ein elektropneumatischer Modulator 56 steuert die Verbindung bzw. das Liefern über den Zweig 48. Obwohl aus Zwecken der Klarheit getrennt dargestellt, liegt es im Rahmen der Erfindung, ein Solenoidventil 54 und den elektropneumatischen Modulator 56 direkt an dem Gehäuse 14 anzubringen, so daß die Zweige 46 und 48 extrem kurz gemacht werden können. Dementsprechend wird Fluiddruck von dem Behälter 42 allein über den dritten Zweig 52 geliefert anstelle über die zwei getrennten Luftleitungen, die bei bekannten Betätigungseinrichtungen erforderlich sind.
Der elektropneumatische Modulator 56 kann vom Proportionaltyp sein, wie er beispielsweise in der US-Patentanmeldung 599 761, eingereicht am 18. Oktober 1990, offenbart ist, oder er kann ein Relaisventil sein, welches getrennte elektrisch betätigte Solenoide hat, die jeweils Verbindungen zwischen dem Modulator und einer Auslaßöffnung 58 und zwischen dem Modulator und dem zweiten Zweig 48 steuern. Ein solcher Modulator ist der gleiche allgemeine Typ, wie er in dem US-Patent 3 747 992 gezeigt ist. In jedem Fall spricht der Modulator 56 auf elektrische Signale an, die von einer elektronischen Steuereinheit 60 erzeugt und über einen Leiter 62 zu dem Modulator übertragen werden, um einen Druckpegel in dem Abteil 28 hervorzurufen, der eine direkte Funktion der Signale und proportional zu diesen Signalen ist, die von einem fußbetätigten Bremspedal erzeugt werden, welches allgemein mit dem Bezugszeichen 64 bezeichnet ist. Das Pedal bzw. der Hebel 64 wird von dem Fahrzeugführer betätigt und es bzw. er erzeugt ein elektrisches Signal, welches sich in Übereinstimmung mit der Stärke des Bremsens ändert, welches von dem Fahrzeugführer gefordert wird. Diess Signal wird zu dem elektronischen Kontroller 60 übertragen, der das Signal verarbeitet und die Signale erzeugt, welche den elektropneumatischen Modulator 56 betätigen.
Das Dreiwegesolenoidventil 54 ist konventionell, und es schließt in seinem normalen bzw. entregten Zustand die Verbindung zwischen der Verbindungsstelle 50 und dem Einlaß 40 und entlüftet den Einlaß 40 über die Atmosphärenentlüftung 66 zur Atmosphäre. Wenn das Solenoidventil 54 erregt wird, wird die Entlüftung 66 geschlossen und Verbindung ist ermöglicht von der Verbindungsstelle 50 zu der Einlaßöffnung 40, wodurch Haltedruck in die Druckkammer 34 geliefert wird. Das Dreiwegesolenoidventil 54 wird weiterhin durch die elektronische Steuereinheit 60 über elektrische Signale gesteuert, die über einen Leiter 68 zu ihm übertragen werden. Die elektrische Steuereinheit 60 wird durch Armaturenbrettschalter 70, die von dem Fahrzeugführer betätigt werden, veranlaßt, Signale zu erzeugen, welche das Dreiwegesolenidventil 54 betätigen. Die Armaturenbrettschalter 70 sind in dem US-Patent 4 763 959 vollständiger offenbart.
Im Betrieb, wenn das Fahrzeug bewegt werden soll, werden die Armaturenbrettschalter 70 betätigt, wodurch bewirkt wird, daß die elektronische Steuereinheit 60 das Dreiwegesolenoidventil 54 erregt, um Fluiddruck aus dem Behälter 42 in die Druckkammer 34 zu liefern. Der Druck in der Kammer 34 überwindet die Kraft der Feder 38, wobei er letztere in die in der Zeichnung dargestellte Position zusammendrückt, wodurch das Anlegen der Not/Parkbremse, welches durch die Feder 38 bewirkt wird, aufgehoben wird, um es dem Fahrzeug zu ermöglichen, bewegt zu werden. Während des Betriebs des Fahrzeugs wird eine Betriebsbremsenbetätigung durch Betätigung des Pedals 64 bewirkt. Dies bewirkt, daß der elektropneumatische Nodulator 56 einen Druckpegel in dem Abteil 28 hervorruft, der eine Funktion des Ausmasses ist, in welchem das Pedal 64 niedergedrückt worden ist. Dementsprechend werden die Betätigungsstange 22 und die Druckplatte 24 gemäß der Figur nach rechts gedrückt, während der auf Druck ansprechende Teil 32 in der freigegebenen bzw. gelösten Position bleibt, die in der Zeichnung dargestellt ist, und zwar als Folge des Aufrechterhaltens des Haltedrucks in der Kammer 34.
Bei Betätigung des Modulators 56, um Fluiddruck in das Abteil 28 zu liefern, wird Fluiddruck abgenommen von der gemeinsamen Verbindungsstelle 50 zwischen dem dritten Zweig 52 der Leitung 44, der mit dem Behälter 42 in Verbindung steht, und von dem ersten Zweig 46 der Leitung 44, der mit der Druckkammer 34 in Verbindung steht, weil das Dreiwegesolenoidventil geöffnet worden ist, um Bewegung des Fahrzeugs zu ermöglichen. Demgemäß kann die Leitung bzw. der Zweig 52 kleiner gemacht werden, als es sonst erforderlich wäre, weil die Druckkammer 34 als ein relativ kleiner Behälter unmittelbar neben der Betriebsbetätigungseinrichtung 16 wirkt. Normale Betriebsbetätigungen erfolgen mit relativ niedrigem Druck, so daß der Druckpegel in der Druckkammer 34 auf einer ausreichenden Höhe gehalten wird, um den zusammengedrückten Zustand der Feder 38 aufrecht zu erhalten. Demgemäß wird die Feder 38 während normaler Betriebsbetätigung der Betätigungseinrichtung 12 nicht pendeln bzw. sich nicht hin- und herbewegen, so daß die Lebensdauer der Feder 38 nicht beeinträchtigt wird. Jedoch liegt es im Fall einer Hochdruck-Notbetriebsbetätigung im Rahmen der Erfindung, daß die elektronische Steuereinheit 60, wenn eine Betriebsbremsung mit relativ hohem Druck gefordert wird, Entregung des Solenoidventils 54 hervorruft, so daß der Druckpegel in der Druckkammer 34 durch Entlüften zur Atmosphäre erschöpft wird, wodurch bewirkt wird, daß die Feder 38 ein zeitweiliges Verbundbremsenanlegen ausführt, um die durch den Druckpegel im Abteil 28 erzeugte Betätigung zu unterstützen. Demgemäß kann die Größe des Leitungszweiges 52 weiter verringert werden gegenüber der Größe, die sonst erforderlich wäre.

Claims

1. Fluiddruckbremsanlage, umfassend eine Fluiddruckquelle (42) und eine Tandembremsenbetätigungseinrichtung (12), die ein Gehäuse (14) umfaßt, welches einen Betriebsbetätigungsabschnitt (16) und einen Federbetätigungsabschnitt (18) hat, wobei der Betriebsbetatigungsabschnitt (16) eine auf Fluiddruck ansprechende Einrichtung (24, 26) umfaßt zum Bewirken eines Betriebsbremsenanlegens, und der Federbetätigungsabschnitt (18) einen auf Druck ansprechenden Teil (32) umfaßt, der mit dem Gehäuse (14) zusammenarbeitet, um eine Druckkammer (34) und ein Federbetätigungsorgan (38) zu bilden, welches über den auf Druck ansprechenden Teil (32) wirkt, um ein Federbremsenanlegen zu bewirken, der auf Druck ansprechende Teil (32) auf Fluiddruck in der Druckkammer (34) oberhalb eines vorbestimmten Wertes anspricht, um das Federbetätigungsorgan (38) unwirksam zu machen, um dadurch ein Lösen der Federbremse zu bewirken, und wobei der auf Druck ansprechende Teil (32) auf Fluiddruck in der Druckkammer (34) unterhalb eines vorbestimmten Wertes anspricht, um es dem Federbetätigungsorgan (38) zu ermöglichen, ein Federbremsenanlegen zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage Mittel (46, 48, 54, 56) umfaßt zum Übertragen von Fluiddruck von der Druckkammer (34) zu der genannten auf Fluiddruck ansprechenden Einrichtung (24, 26), wenn ein Betriebsbremsenanlegen bewirkt wird, um die auf Fluiddruck ansprechende Einrichtung (24, 26) zu betätigen, um ein Betriebsbremsenanlegen zu bewirken.

2. Fluiddruckbremsanlage nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitungseinrichtung (44) die Druckquelle (42) mit der Tandembremsbetätigungseinrichtung (12) verbindet, die Mittel (46, 48, 54, 56) zum Übertragen einen ersten Zweig (46) der Leitungseinrichtung (44), der mit der Druckkammer (34) in Verbindung steht, und einen zweiten Zweig (48) der Leitungseinrichtung (44) umfassen, der mit der auf Fluiddruck ansprechenden Einrichtung (24, 26) und mit dem ersten Zweig (46) in Verbindung steht, wodurch während einer Betriebsbremsenbetätigung Fluiddruck von der Druckkammer (34) zu der auf Fluiddruck ansprechenden Einrichtung (24, 26) über den ersten und den zweiten Zweig (46, 48) übertragen wird.

3. Fluiddruckbremsanlage nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der genannte erste Zweig (46) eine von einer Bedienungsperson betätigte Ventileinrichtung (54) umfaßt, die aus einem ersten Zustand, in welchem die Druckkammer (34) entlüftet ist und die Verbindung über den ersten Zweig (46) zu der Druckquelle (42) abgesperrt ist, um dadurch eine Federbremsenbetätigung zu bewirken, in einen zweiten Zustand schaltbar ist, in welchem die Druckkammer (34) mit der Druckquelle (42) in Verbindung steht, um ein Lösen der Federbremse zu bewirken.

4. Fluiddruckbremsanlage nach Anspruch 3, weiter dadurch gekennzeichnet, daß der genannte zweite Zweig (48) einen Ventilmechanismus (58) umfaßt, der die Verbindung über den zweiten Zweig (48) zu der auf Druck ansprechenden Einrichtung (24, 26) steuert, um dadurch ein Betriebsbremsenanlegen zu bewirken.

5. Fluiddruckbremsanlage nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (54) und der Ventilmechanismus (58) elektrisch betätigt sind.

6. Fluiddruckbremsanlage nach Anspruch 4, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungseinrichtung (44) einen dritten Zweig (52) umfaßt der den ersten und den zweiten Zweig (46, 48) mit der Druckquelle (42) verbindet, wobei der zweite Zweig (48) die auf Druck ansprechende Einrichtung (24, 26) mit der Druckquelle (42) über den zweiten und den dritten Zweig (48, 52), und mit der Druckkammer (34) über den zweiten und den ersten Zweig (48, 46) verbindet, wenn eine Betriebsbremsenbetätigung bewirkt wird.

7. Fluiddruckbremsanlage nach Anspruch 2, weiter dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungseinrichtung (44) einen dritten Zweig (52) umfaßt, der den ersten und den zweiten Zweig (46, 48) mit der Druckquelle (42) verbindet, wobei der zweite Zweig (48) die auf Druck ansprechende Einrichtung (24, 26) mit der Druckquelle (42) über den zweiten und den dritten Zweig (48, 52) und mit der Druckkammer (34) über den zweiten und den ersten Zweig (48, 46) verbindet, wenn eine Betriebsbremsenbetätigung bewirkt wird.