Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf ein Drucksteuerventil für druckluft¬ betätigte Fahrzeugbremsanlagen nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Derartige Drucksteuerventile sind bekannt (DE-OS 33 45 697). Ein solches Drucksteuerventil weist eine über einen Druckmitteleingang mit einer Druckmittelguelle zu verbindende Druckmitteleingangskammer und eine mit einem Verbraucher, zum Beispiel dem Radbremszylinder eines Fahrzeugs, zu verbindende Druckmittelausgangskammer auf.

Die Druckmittelausgangskammer ist einerseits über ein steuerbares Einlaßventil mit der Druckmitteleingangskammer und andererseits über ein steuerbares Auslaßventil mit der Atmosphäre verbindbar. Ein zur Betätigung des Auslaßventils dienender Betätigungskolben begrenzt mit einer ersten Wirkfläche die Druckmittelausgangskammer und mit einer der ersten Wirkfläche entgegengerichteten zweiten Wirkfläche eine Steuerkammer. Die Steuerkammer ist über ein magnetbetätigbares Steuerventil wahlweise mit der Atmosphäre oder mit der Druckmittel- eingang ^' skammer verbindbar.

Der Betätigungskolben wird vom Druck in der Druckmittelausgangs¬ kammer in Öffnungsrichtung des Auslaßventils und vom Druck in der Steuerkammer in Schließrichtung des Auslaßventils beaufschlagt.

Die Druckeinsteuerung in den Verbraucher kann von einer Druckmittel¬ quelle z. B. über ein als kombiniertes Einlaß- und Auslaßventil ausgebildetes Ventil, zum Beispiel ein Bremsventil, und das geöff¬ nete Einlaßventil des Drucksteuerventils bei gleichzeitiger Beauf¬ schlagung der dem Auslaßventil des Drucksteuerventils zugeordneten Steuerkammer mit dem Druckmittel in der Druckmitteleingangskammer erfolgen.

Der Druckabbau im Verbraucher erfolgt dann ebenfalls über das in der Offenstellung befindliche Einlaßventil des Drucksteuerventils sowie die Druckmitteleingangskammer und das Auslaßventil des dem Druck¬ steuerventil vorgeschalteten kombinierten Einlaß- und Auslaßventils. Dabei wird die Steuerkammer des Auslaßventils des Drucksteuerventils über das zugeordnete Steuerventil ebenfalls über die Druckmittel¬ eingangskammer entlüftet.

Lediglich dann, wenn ein geregelter Druckabbau im Verbraucher erfolgen soll, wird durch Ansteuerung des dem Auslaßventil des Drucksteuerventils zugeordneten Steuerventils der Druck im Ver¬ braucher über das Auslaßventil des Drucksteuerventils abgesenkt.

Bei nicht geregeltem Druckabbau im Verbraucher erfolgt die Entlüf¬ tung des Verbrauchers also stets über das dem Drucksteuerventil vor¬ geschaltete Einlaß- und Auslaßventil oder auch über ein vorgeschal¬ tetes Relaisventil, d.h. das Drucksteuerventil stellt in einem solchen Fall nur einen Durchgang dar.

Von Nachteil ist bei diesem bekannten Drucksteuerventil, daß der Entlüftungsvorgang des Verbrauchers relativ lang ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Drucksteuerventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine rasche Entlüftung des Verbrauchers über das Auslaßventil des Druck¬ steuerventils erreicht wird. Außerdem ist ein feines Abstufen des Druckes im Verbraucher sowie ein restdruckfreies Entlüften des Verbrauchers möglich. Dies ist durch eine wenig Aufwand erfordernde Maßnahme erzielt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor¬ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Drucksteuerventils möglich.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Schnitt durch ein Drucksteuerventil mit Varianten der Anordnung eines Verbindungskanals zwischen einer Steuerkammer eines Einlaßventils und einer Druckmitteleingangs- kammer, Figuren 2 bis 4 als Einzelheit II in Figur 1 Varianten dieses Verbindungskanals in anderem Maßstab.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist ein Drucksteuerventil 10 für eine druckluftbetätigte Fahrzeugbremsanlage dargestellt. Das Drucksteuerventil 10 hat ein Gehäuse 11, in dem ein steuerbares Einlaßventil 12 angeordnet ist. Dieses besteht aus einem Ventilkörper 13 und einem gehäusefesten Ventilsitz 14. Im Gehäuse 11 ist außerdem ein Auslaßventil 17 vor¬ gesehen, das aus einem Ventilkörper 18 und einem gehäusefesten Ventilsitz 19 besteht.

Das Einlaßventil 12 ist von einem als Membran 21 ausgebildeten Betätigungskolben betätigbar, welcher mit seinem äußeren Randbereich im Gehäuse 11 befestigt ist und eine zentrisch angeordnete, den Ventilkörper 13 tragende metallische Armierung 22 aufweist. In gleicher Weise ist das Auslaßventil 17 von einem als Membran 25 ausgebildeten Betätigungskolben betätigbar. Dieser ist mit seinem äußeren Randbereich im Gehäuse 11 befestigt und -hat ebenfalls eine zentrisch angeordnete, den Ventilkörper 18 tragende metallische Armierung 26.

Die Membran 21 des Einlaßventils 12 begrenzt mit ihrer dem Ventil¬ körper 13 zugewandten Wirkfläche eine Druckmitteleingangskammer 30 und mit ihrer der Druckmitteleingangskammer abgewandten zweiten Wirkfläche eine Steuerkammer 31. Eine in der Steuerkammer 31 ange¬ ordnete, am Gehäuse 11 abgestützte Feder 32 beaufschlagt die Membran 21 in Schließstellung des Einlaßventils 12.

In gleicher Weise begrenzt die dem Auslaßventil 17 zugeordnete Membran 25 mit ihrer dem Ventilkörper 18 des Auslaßventils zuge¬ wandten ersten Wirkfläche eine Druckmittelausgangskammer 35 und mit ihrer der Druckmittelausgangskammer abgewandten Wirkfläche eine Steuerkammer 36. In dieser ist ebenfalls eine am Gehäuse 11 abge¬ stützte Feder 37 angeordnet, welche die Membran 25 in Schließrich¬ tung des Auslaßventils 17 belastet.

Über den im Gehäuse 11 angeordneten Druckmitteleingang 40 sowie eine an diesen angeschlossene Druckmittelleitung 41 ist die Druckmittel¬ eingangskammer 30 mit einem als Bremsventil 42 ausgebildeten kombinierten Einlaß- und Auslaßventil verbunden, welches wiederum mit einer nicht dargestellten Druckmittelguelle in Verbindung steht. Die Druckmittelausgangskammer 35 des Gehäuses 11 ist über einen Druckmittelausgang 45 und eine Druckmittelleitung 46 mit einem als Bremszylinder 47 ausgebildeten Verbraucher verbunden.

Eine vom Auslaßventil 17 gegen die Druckmittelausgangskammer 35 absperrbare Kammer 50 im Gehäuse 11 ist über einen Kanal 51 des Gehäuses mit einem zur Atmosphäre hin führenden Entlüftungsraum 52 verbunden. Im Entlüftungsraum 52 ist zentrisch ein gehäusefester Zapfen 53 angeordnet, an welchem eine den Entlüftungsraum abdecken¬ de, als Rückschlagventil ausgebildete elastische Klappe 54 vor¬ gesehen ist. Diese ist an der freien Stirnseite des Zapfens 53 mit einem Niet 55 befestigt und in Richtung auf die Atmosphäre zu in die Offenstellung bringbar.

Im Gehäuse 11 sind zwei als Steuerventile 58, 59 für das Einla߬ ventil 12 und das Auslaßventil 17 dienende Elektromagnetventile angeordnet.

Das erste Steuerventil 58 für das Einlaßventil 12 des Drucksteuer¬ ventils 10 setzt sich aus einer Spule 60 mit Ankerführungsröhr und einem gegen die Kraft einer Feder 61 verschiebbar angeordneten Anker 62 zusammen. In der gezeichneten Stellung ist der Anker 62 unter der Wirkung der Feder 61 an einem Vorsprung 65 des Gehäuses 11 abge¬ stützt. Der Anker 62 trägt an seiner federabgewandten Stirnseite einen Ventilschließkörper 64 und bildet mit einem Ventilsitz 67 ein Auslaßsteuerventil 68.

Das zweite Steuerventil 59 für das Auslaßventil 17 des Drucksteuer¬ ventils 10 setzt sich ebenfalls aus einer Spule 71 mit Ankerfüh¬ rungsrohr sowie einem gegen die Kraft einer Feder 72 verschiebbar angeordneten Anker 73 zusammen, der an seinen einander abgewandten Stirnseiten je einen Ventilschließkörper 74 und 75 trägt. Der eine Ventilschließkörper 74 bildet mit einem ersten Ventilsitz 76 ein Einlaßsteuerventil 77 und der andere Ventilschließkörper 75 mit einem zweiten Ventilsitz 78 ein Auslaßsteuerventil 79.

Die Steuerkammer 31 für das Einlaßventil 12 steht (wie dargestellt) über einen ersten Verbindungskanal 82, 83, 84 mit der Druckmittel¬ ausgangskammer 35 in Verbindung. Dieser Verbindungskanal 82, 83, 84 ist durch das als 2/2-Wegeventil ausgebildete erste Steuerventil 58 überwachbar.

Über das der Steuerkammer 36 für das Auslaßventil 17 des Druck¬ steuerventils 10 zugeordnete zweite Steuerventil 59 ist die Steuer- kammer wahlweise mit der Atmosphäre oder (wie dargestellt) über einen Kanal 86 mit der Druckmitteleingangskammer 30 verbindbar. Das zweite Steuerventil 59 ist daher als 3/2-Wegeventil ausgebildet.

Die als Steuerventile 58 und 59 dienenden Elektromagnetventile sind über elektrische Anschlüsse 88 ansteuerbar.

Dem ersten Steuerventil 58 ist im Gehäuse 11 des Drucksteuerventiles 10 eine Kammer 90 zugeordnet, in welcher die Feder 61 und teilweise der Anker 62 des ersten Steuerventils 58 aufgenommen sind. Die Kammer 90 ist im Verlauf des ersten Verbindungskanals 82, 83, 84 angeordnet: von ihrer vom ersten Ventilsitz 67 abgewandten Seite geht der zur Steuerkammer 31 des Einlaßventils 12 führende Abschnitt 82 des ersten Verbindungskanals 82, 83, 84 aus. Vom Ventilsitz 67 ist der Abschnitt 83 des Verbindungskanals 82, 83, 84 fortgeführt, welcher mit dem Abschnitt 84 in der Druckmittelausgangskammer 35 endet.

Das Drucksteuerventil 10 ist ferner mit einem zweiten Verbindungs¬ kanal 92 zwischen der Steuerkammer 31 des Einlaßventils 12 und der Druckmitteleingangskammer 40 versehen. Dieser Verbindungskanal 92 kann in mehreren Varianten ausgebildet sein: Er kann als von der Druckmitteleingangskammer 30 ausgehende und stumpf im Ansatz 65 des Gehäuses 11 endende Bohrung 92.1 mit in der Kammer 90 mündender Querbohrung 92.2 geformt sein (Figur 2). Oder er kann als die Kammer 90 des ersten Steuerventils 58 mit der Druckmitteleingangskammer 30

neben dem Ansatz 65 des Gehäuses 11 verbindende Bohrung 92.3 ausge¬ bildet sein (Figur 3). Oder er kann einen stirnseitig im Ansatz 65 des Gehäuses 11 verlaufenden Schlitz 92.4 bilden, in den die Bohrung 92.1 mündet (Figur 4). Oder er kann sich als Bohrung 92.5 zwischen dem Abschnitt 82 der ersten Kanal erbindung 82, 83, 84 und der Druckmitteleingangskammer 30 erstrecken (Figur 1). Auch kann der Verbindungskanal 92 als Durchbruch 92.6 in der Membran 21 des Einlaßventils 12 ausgebildet sein (Figur 1). Dabei kann der zweite Verbindungskanal 92 in den Varianten 92.1 bis 92.5 den Abschnitt 82 des ersten Verbindungskanals 82, 83, 84 ganz oder teilweise mit¬ benutzen.

Während der erste Verbindungskanal 82, 83, 84 durch das erste Steuerventil 58 überwachbar, d. h. unterbrechbar ist, ist der zweite Verbindungskanal 92 dagegen immer offen. Außerdem übt er eine verzögernde Wirkung auf ihn schnell durchströmendes Druckmittel aus, d. h. er ist in der Lage, ein Druckgefälle zwischen der Druckmittel¬ eingangskammer 30 und der Steuerkammer 31 des Einlaßventils 12 zu erzeugen.

Das Drucksteuerventil 10 hat folgende Funktion:

Bei einem vom Fahrzeugführer ausgelösten, normalen Bremsvorgang wird vom Bremsventil 42 durch die Druckmittelleitung 41 und den Druck¬ mitteleingang 40 Druckmittel in die Druckmitteleingangskammer 30 eingesteuert. Über die •Druckmitteleingangskammer 30 gelangt das Druckmittel zum Einlaßventil 12. Gleichzeitig strömt Druckmittel durch den als Steuerleitung dienenden Kanal 86 und das sich in der Offenstellung befindliche Einlaßsteuerventil 77 des nicht erregten zweiten Steuerventils 59 in die Steuerkammer 36 des Auslaßventils 17 des Drucksteuerventils 10 und hält das Auslaßventil geschlossen. Das Auslaßsteuerventil 79 des zweiten Steuerventils 59 befindet sich dagegen in seiner Schließstellung.

Das Auslaßsteuerventil 68 des ersten Steuerventils 58 nimmt seine Offenstellung ein.

Der sich in der Druckmitteleingangskammer 30 aufbauende Druck belastet die Membran 21 des Einlaßventils 12 gegen die Kraft der Feder 32 in Öffnungsrichtung und bringt so das Einlaßventil 12 in seine Offenstellung. Da das durch den zweiten Verbindungskanal 92 in die Steuerkammer 31 des Einlaßventils 12 einströmende Druckmittel dort verzögert Druck aufbaut, bleibt das Einlaßventil geöffnet. Von der Druckmitteleingangskammer 30 gelangt jetzt Druckmittel durch das geöffnete Einlaßventil 12 in die Druckmittelausgangskammer 35 und von dieser durch den Druckmittelausgang 45 und die Druckmittel¬ leitung 46 in den Bremszylinder 47.

Der Druck in der Druckmittelausgangskammer 35 belastet die Membran 25 des Auslaßventils 17 in Öffnungsrichtung. Da die Höhe des sich in der Steuerkammer 36 des Auslaßventils 17 aufbauenden Steuerdrucks gleich ist der Höhe des sich in der Druckmittelausgangskammer 35 aufbauenden Verbraucherdrucks, die der Steuerkammer 36 zugewandte Wirkfläche der Membran 25 jedoch größer ist als die der Druckmittel¬ ausgangskammer 35 zugewandte Wirkfläche der Membran 25, verbleibt das Auslaßventil 17 in der Schließstellung.

Der in der Druckmittelausgangskammer 35 herrschende Druck ist durch den ersten Verbindungskanal 82, 83, 84 mit offenem, nicht erregtem ersten Steuerventil 58 -auch in der Steuerkammer 31 des Einlaßventils 12 auf der Rückseite der Membran 21 wirksam. Dadurch nimmt diese nach einem abgeschlossenen Druckanstieg einen Schwebezustand ein, so daß sie sich bereits bei kleinen Druckänderungen bewegt, was in der kalten Jahreszeit ein Anfrieren der Membran 21 am Ventilsitz 14 weitgehend verhindert.

Wird zum schnellen Entlüften der Arbeitskammer des Bremszylinders 47 das Bremsventil 42 vom Fahrzeugführer umgeschaltet, so werden die

Druckmittelleitung 41 sowie der mit dieser verbundene Druckmittel¬ eingang 40 über eine Entlastungsstelle 43 des Bremsventils 42 zur Atmosphäre hin entlüftet. Über das Bremsventil 42 fällt auch der Druck in der Druckmitteleingangskammer 30 schnell ab, so daß auf¬ grund des in der Druckmittelausgangskammer 35 herrschenden höheren Drucks, der durch den ersten Verbindungskanal 82, 83, 84 und die Steuerkammer 31 auf die Membran 21 wirkt, diese den Ventilsitz 14 abdeckt und das Einlaßventil 12 wie ein Rückschlagventil als Schließventil wirkt. Als Folge dieses schnellen Druckabfalls in der Druckmitteleingangskammer 30 fällt über den Kanal 86 der Steuerdruck in der Steuerkammer 36 unter der Membran 25 des Auslaßventils 17 zusammen. Das Auslaßventil 17 öffnet und der Bremszylinder 47 wird auf kurzem Weg schnell zur Atmosphäre entlüftet. Dabei verharrt die Membran 21 des Einlaßventils 12 in ihrer Schließstellung, weil bei weiterhin fallendem Druck in der Druckmitteleingangskammer 30 sich durch den zweiten Verbindungskanal 92 der Druck in der Steuerkammer 31 nur verzögert abbaut.

Ist der Druck im Bremszylinder 47 und somit auch der Druck in der Druckmittelausgangskammer 35 und in der Druckmitteleingangskammer 30 soweit abgesunken, daß er nahezu die Höhe des Atmosphärendruckes hat, so gelangt das Auslaßventil 17 durch die Kraft der Feder 37 in die Schließstellung. Desgleichen verharrt das Einlaßventil 12 auf¬ grund der Kraft der Feder 32 in der Schließstellung. Ein Restdruck im Bremszylinder 47 kann sich über die Druckmittelausgangskammer 35, den ersten Verbindungskanal 82, 83, 84 und den zweiten Verbindungs¬ kanal 92 sowie die Druckmitteleingangskammer 30 und das Bremsventil 42 zur Atmosphäre hin abbauen.

Wenn der Fahrzeugführer den Druck in der Arbeitskammer des Brems¬ zylinders 47 feinfühlig verringern will, so führt ein langsames Bremsdruckabsenken am Bremsventil 42 ebenfalls zu einem langsamen Druckabbau in der Druckmitteleingangskammer 30. Dieser langsame

Druckabbau bewirkt über den zweiten Verbindungskanal 92 eine zeit¬ gleich ablaufende Druckverringerung in der Steuerkammer 31 des Ein¬ laßventils 12. Weil der Bremsdruck in der Druckmittelausgangskammer 35 nun den Druck in der Steuerkammer 31 übersteigt, öffnet das Ein¬ laßventil 12 und das Druckmittel strömt durch die Druckmittelein¬ gangskammer 30 zur Entlastungsstelle 43 des Bremsventils 42. Die hierbei aufgehobene Schließwirkung des Einlaßventils 12 ermöglicht somit ein feinfühliges Bremsdruckabstufen mittels des Bremsventils 42. Wenn in der Druckmitteleingangskammer 30, in der Druckmittelaus¬ gangskammer 35 und im Bremszylinder 47 nahezu Atmosphärendruck erreicht ist, schließt das Einlaßventil 12. Restdruck im Brems¬ zylinder 47 wird jetzt über den ersten Verbindungskanal 82, 83, 84 und den zweiten Verbindungskanal 92 sowie die Druckmitteleingangs¬ kammer 30 und das Bremsventil 42 zur Atmosphäre abgebaut.

Wegen der Hysterese des Auslaßventils 17 bleibt dieses beim langsamen Bremsdruckabsenken geschlossen.

Soll bei einem Bremsvorgang der Druck im Bremszylinder 47 durch die nicht dargestellte Antiblockiereinrichtung der Fahrzeugbremsanlage geregelt werden, so erfolgt dies in bekannter Weise durch getaktetes Ansteuern der als Elektromagnetventile ausgebildeten Steuerventile 58 und 59:

Soll ein geregelter Druckabbau im Bremszylinder 47 erfolgen, so wird über das erste Steuerventil 58 durch Schließen von dessen Ausla߬ steuerventil 68 der von der Druckmitteleingangskammer 30 her über den zweiten Verbindungskanal 92 in der Steuerkammer 31 des Einla߬ ventils 12 wirkende Druck eingeschlossen, so daß die Membran 21 durch Federkraft am Ventilsitz 14 angreift. Gleichzeitig wird das der Steuerkammer 36 des Auslaßventils 17 zugeordnete, zweite Steuer¬ ventil 59 in der Weise angesteuert, daß das Einlaßsteuerventil 77 dieses Steuerventils 59 in die Schließstellung gelangt und das Aus¬ laßsteuerventil 79 des Steuerventils 59 geöffnet wird. Das in der Steuerkammer 36 des Auslaßventils 17 befindliche Steuerdruckmittel

wird über das geöffnete Auslaßsteuerventil 79 des zweiten Steuer¬ ventils 59 und den Entlüftungsraum 52 zur Atmosphäre hin abgeleitet. Die dabei auftretende Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Steuerkammer 36 und dem Druck in der Druckmittelausgangskammer 35 bewirkt ein Öffnen des Auslaßventils 17 des Drucksteuerventils 10, so daß Druckmittel aus dem Bremszylinder 47 zur Atmosphäre abströmen kann. Dadurch überwiegt der Druck in der Steuerkammer 31, der das Einlaßventil 12 in der Schließstellung hält.

Zum geregelten Druckhalten im Bremszylinder 47 wird nach einem Druckabbau das der Steuerkammer 36 des Auslaßventils 17 zugeordnete zweite Steuerventil 59 nicht mehr angesteuert und das Auslaßsteuer¬ ventil 79 dieses zweiten Steuerventils 59 in die Schließstellung gebracht. Von der Druckmitteleingangskammer 30 her wird Druckmittel durch den Kanal 86 in die Steuerkammer 36 des Auslaßventils 17 ein¬ gesteuert. Der sich in der Steuerkammer 36 aufbauende Steuerdruck bewirkt eine Kraft auf die Membran 25 in Richtung auf den Ventilsitz 19, wodurch das Auslaßventil 17 in die Schließstellung gebracht wird. Das dem Einlaßventil 12 zugeordnete erste Steuerventil 58 bleibt angesteuert, so daß das Einlaßventil 12 in seiner Schlie߬ stellung verharrt. Somit kann kein Druckmittel aus dem Bremszylinder 47 abströmen. Ebenso kann kein Druckmittel aus der Druckmittelein¬ gangskammer 30 in die Druckmittelausgangskammer 35 und in den Brems¬ zylinder 47 überströmen.

Bei einer auf Druckhalten folgenden geregelten Druckanstiegsteuerung wird die Ansteuerung des ersten Steuerventils 58 beendet, so daß das Auslaßsteuerventil 68 öffnet. Das Auslaßsteuerventil 79 des zweiten Steuerventils 59 verbleibt dagegen in seiner Schließstellung, um das Auslaßventil 17 geschlossen zu halten. Der in der Steuerkammer 31 des Einlaßventils 12 herrschende, dem Druck in der Druckmittel¬ eingangskammer 30 entsprechende und damit gegenüber dem Druck in der Druckmittelausgangskammer 35 höhere Steuerdruck kann sich nun über

den ersten Verbindungskanal 82, 83, 84 zur Druckmittelausgangskammer 35 abbauen. Unter der Wirkung des höheren Drucks in der Druckmittel¬ eingangskammer 30 wird das Einlaßventil 12 geöffnet. Druckmittel kann von der Druckmitteleingangskammer 30 durch die Druckmittelaus¬ gangskammer 35 in den Bremszylinder 47 strömen.