专利名称：控制空气系统及用于控制该系统中的控制空气压力的方法
技术领域：
本发明总地涉及一种用于控制或调节一个控制空气系统的控制压力的方法及一种相应的控制空气系统。本发明尤其涉及这样一种方法，其中用控制空气压力来控制或调节液力制动器的制动力矩，并且还涉及一种相应的控制空气系统。
背景技术：
液力制动器通常用压缩空气来控制。这里对于控制，在本发明说明书的范围中在更宽的意义上既可理解为控制也可理解为调节，这就是说，或设置一个打开的控制回路(在所谓控制的情况下)或设置一个闭合的调节回路(在所谓调节的情况下)。因此当在本发明的范围中提到控制时，并当在个别情况下未排除其它概念时，该概念“控制”应既包括控制也包括调节。
导入制动器工作室的工作介质的量例如对于油制动器可这样来确定，即控制空气压力被施加到油收集容器中的油面(工作介质水准面)上。根据空气压力使油面向上或向下移动，以致有时多些有时少些的油被导入制动器油循环回路并在此这样地确定油量，以使得该油量在制动器室中循环，以传递转矩。在制动器室中具有的油愈多，由转子传递到定子上的转矩愈大，即制动器的制动功率愈大。
变换地或附加地，可使用控制空气压力直接地用于操作转换阀，这些转换阀在工作介质的流通方向上被设置在制动器工作室的前面和/或后面。尤其在所谓的水制动器中，即在其工作介质为水、例如一个机动车的冷却水的制动器中，通常不是如上所述地通过在收集容器中的工作介质水准面上施加控制空气压力，而是通过直接操作制动器前面及后面的转换阀进行控制的。
本发明可用在所述的两种制动器系统或控制方法中以调节液力制动器的所需制动力矩，但尤其用于油制动器，因为这里通过控制空气压力必需在短时间上使大量油移入或移出制动器油循环回路。为了快速关断制动器，因此需要使控制空气系统的工作室尽可能快地排气，以便使在控制空气系统的工作室中调节的控制空气压力很快地大致或完全地下降到环境压力。
在迄今公知的控制空气系统中，通过交替控制一个进气阀和一个排气阀，用控制空气压力对在一个封闭的工作室(图中标记A2)中的气动压力进行调制，这些阀中的一个设在用于将压缩空气输入到工作室的压缩空气输入管路中而另一个设在使压缩空气从工作室排出的压缩空气排出管路中。因此该进气阀具有这样的功能，当在工作室中的控制空气压力达到一个所需的值或在一个所需的值以上时，使工作室与在一个压缩空气源中的储备压力分开，而当在工作室中的控制空气压力的值低于一个预定值时，通过确定地打开或关闭使压缩空气进入工作室的进气横截面，能使在工作室中的压力上升。在此情况下对于确定的打开和关闭可理解为在预定的时间间隔上的完全打开和关闭。在转换时间很短时，也可出现这样的状态，即虽然给出了完全打开或关闭的指令，但在达到完全打开的位置或关闭的位置前已给出一个完全关闭或打开的互补指令。因此可出现这样的系统状态，其中对于确定的打开和关闭可理解为很短的打开和关闭，而未进行完全的打开或关闭运动，因为对此提供的时间间隔离下一指令太短。当然，控制空气系统工作室中的压力上升在扣除直到工作室的压力损耗后被限制到压缩空气源的储备压力。
排气阀具有的任务是，在需要的情况下通过确定地打开和关闭排气横截面来降低控制空气压力，即这总是当工作室中所需的控制空气压力低于实际的控制空气压力时进行。同时，当工作室要尽可能快地排气时，排气阀总是完全并持续地打开，即或是根据控制系统的要求或是在出现故障状态时，这时制动器的工作室应尽可能快速地排空并因此控制空气系统的工作室需要快速而完全地排气。
为了保证控制空气系统的工作室快速地排气，尤其在出现故障状态时快速地排气，因此需要排气阀设有一个相对大的最大通流横截面。为了能够使在进气阀与排气阀之间最佳地相互配合，还需要使进气阀的尺寸即尤其是它的通流横截面适配于排气阀。因此传统上用于液力制动器的控制空气系统使用相对大的阀来调节工作室中的控制空气压力，这一方面导致制造及维护时的高成本而另一方面特别关键地导致工作室中控制空气压力相对“粗”的调节。
发明内容
本发明的任务在于，给出一种用于控制或调节控制空气系统的控制空气压力的方法，尤其用于调节液力制动器的制动力矩，并且还给出一种相应的控制空气系统，它们相对现有技术进行了改进并避免了上述问题。一方面尤其是能使控制空气系统的工作室特别快地排气并同时控制空气压力可用尽可能小的级进行分级。有利的是，该方法用传统控制空气系统中现有的阀即可满足。
根据本发明的任务将通过一种具有本发明步骤的方法和一种本发明的控制空气系统来解决。下面的技术方案描述了本发明的有利的及特别符合要求的构型。
根据本发明，提出一种用于控制或调节控制空气系统的控制空气压力的方法，尤其用于调节液力制动器的制动力矩，其中该控制空气系统包括一个工作室，为了提供控制空气压力，该工作室可被注入压缩空气，该控制空气系统还包括一个压缩空气输入管路，在该压缩空气输入管路中连接了一个进气阀，以便将压缩空气输入给工作室，并且该控制空气系统还包括一个压缩空气排出管路，在该压缩空气排出管路中连接了一个排气阀，以便将压缩空气从工作室排出；该方法具有以下步骤1.1为了提高在工作室中的控制空气压力，关闭排气阀而打开进气阀，并且将来自一个具有预定空气压力的压缩空气源的压缩空气通过压缩空气输入管路导入到工作室中；1.2为了使在工作室中的控制空气压力减小到一个预定的过压或环境压力，打开排气阀而关闭进气阀，并且将来自工作室的压缩空气通过压缩空气排出管路从工作室排出；其特征在于还具有以下步骤1.3为了完全地并相对步骤1.2更快地使工作室排气，打开排气阀和进气阀，以便将压缩空气通过压缩空气排出管路和压缩空气输入管路从工作室排出，其中1.4借助一个附加的、在将压缩空气输入到工作室时在压缩空气的流动方向上连接在进气阀前面的阻断阀，相对压缩空气输入管路阻断压缩空气源。
根据本发明，还提出一种控制空气系统，尤其用于调节液力制动器的制动力矩，具有一个工作室，为了提供一种控制空气压力，该工作室可被注入压缩空气；具有一个压缩空气输入管路，在该压缩空气输入管路中连接了一个进气阀，以便将压缩空气输入给工作室；具有一个压缩空气排出管路，在该压缩空气排出管路中连接了一个排气阀，以便将压缩空气从工作室排出；具有一个附加的、在将压缩空气输入到工作室时在压缩空气的流动方向上连接在进气阀前面的阻断阀；其特征在于控制空气系统包括一个用于操作所述阀的控制装置，该控制装置根据本发明的方法控制或调节在工作室中的控制空气压力。
根据本发明的方法或根据本发明的控制空气系统允许在控制空气系统中使用相对小的阀，即具有相对小的用于控制空气的通流横截面的阀，尽管如此，其中仍可同时保证工作室特别快的排气。通过相对小的通流横截面可实现特别高的调节质量，即在工作室中的控制空气压力可特别细地以最小的级进行调节。当使用所谓开关阀作为进气阀和排气阀时，限制控制空气系统的工作室的阀的尺寸对控制空气压力的压力调节精确度的影响特别大，开关阀仅可转换到一个完全打开和一个完全闭合的状态中，由此流入和流出工作室的压缩空气的量将由阀打开的持续时间来确定。实际流入或流出的压缩空气通常除阀打开的持续时间外还取决于诸如流动阻力和阀上的压力差等因素。但尤其是阀打开的持续时间是起决定作用的量。
根据本发明的尤其确定用于调节液力制动器的制动力矩的控制空气系统包括一个工作室，为了提供控制空气压力，该工作室可被注入压缩空气。为了将来自一个尤其具有恒定储备压力的压缩空气源的压缩空气输入到控制空气系统的工作室中，设置了一个压缩空气输入管路，在该压缩空气输入管路中或在该压缩空气输入管路上设置了一个进气阀，该进气阀调节用于压缩空气进入到工作室中的通流横截面，也就是在一个完全打开的位置与一个完全关闭的位置之间调节。此外设有一个压缩空气排出管路，即一个由工作室导出的排气管路，以便在需要时排出压缩空气，即一方面，为了使在工作室中的控制空气压力下降到一个预定的过压，即一个高于环境压力的压力，而另一方面为了使工作室快速并完全地排气，例如当在制动器系统中、在制动器本身中、在制动器的工作介质循环回路中和/或在控制空气系统本身中检测出一个故障状态的情况下。
附加地，在将来自压缩空气源的控制空气导入到工作室中的流动方向上，在进气阀前面连接了一个附加的阻断阀，借助它可与进气阀的转换位置无关地或当需要时根据它相对于用于控制空气的进气阀和工作室的转换位置来阻断压缩空气源。
根据本发明的方法在于，除了通过打开进气阀和关闭排气阀的公知压力调节来升高在工作室中的控制空气压力并且通过打开排气阀和关闭进气阀来使控制空气压力下降到一个所需的压力值或使控制空气系统的工作室“快速”排空之外，在一个附加设置的转换状态中，不仅打开进气阀也打开排气阀，通常均为完全及持续地打开，以便相对传统的实施形式提供一个增大的、用于来自工作室的压缩空气的排气横截面。
控制空气系统的工作室的排气尤其通过由进气阀释放的并经由阻断阀的通流横截面来实现，该阻断阀例如被构成为二位三通换向阀它具有一个相应的转换位置，该转换位置一方面阻断通向压缩空气源的连接而另一方面释放了从进气阀继而从工作室相对周围环境或一个压力降低处的连接。附加地或变换地，可在阻断阀与进气阀之间的管路区域中释放一个使工作室快速排气的附加的排气横截面，例如通过设置一个止回机构，该止回机构根据向着进气阀的阻断阀的每个接口上的压力释放或关闭通向周围环境或一个压力降低处的附加的通流横截面，以便提供所述的用于快速排气的附加横截面。
鉴于在故障状态下的控制空气系统的所谓“安全状态”的设计，这些阀可被这样地设计，阻断阀在静止状态下，即在使用电磁阀时的无电流状态下为关闭，相反地无论进气阀还是排气阀在静止状态或无电流状态下为打开。而尤其可考虑，进气阀在无电流状态时关闭而排气阀在无电流状态时打开。因此该控制空气系统的工作室在故障状态下将可靠及快速地被排气。
以下借助两个实施例示范地描述本发明。
附图表示
图1一个控制空气系统的有利的第一实施例；图2一个控制空气系统的有利的第二实施例。
具体实施例方式
在图1中可看到，在一个由点划线包围的区域中，该控制空气系统设有一个工作室1，该工作室传导压缩空气地与用于一个液力制动器10的一种工作介质的存储容器12的空气侧相连接，该工作介质例如为水、油或水的混合物。通过调节在工作室1中的控制空气压力，调节制动器10的工作介质循环回路中的压力和循环的工作介质量继而控制由制动器10产生的制动力矩。
在制动器10的工作介质循环回路中还设有一个用于排出工作介质热量的热交换器13和一个在流动方向上设在制动器10前面或在制动器入口上的转换阀11。转换阀11用于将工作介质流或是转换到制动器10的工作室或是转换到在制动器10的旁边流过，其中在一个特别构型的转换阀11上可实现中间状态。
转换阀11由来自除工作室1外附加地设置的控制空气系统的工作室9的控制空气进行转换或预控制。
当然在制动器10的工作介质循环回路中还设有其它阀，或根据一个特别的实施形式也可省去转换阀11。并且也可以，不在存储容器上施加控制空气压力地调节制动器10的工作室中的工作介质量，也就是仅通过相应设置的转换阀和/或调节阀的相应阀转换来调节，这些阀将由控制空气系统来控制。
工作室9中的控制空气压力通过阻断阀7来调节，该阻断阀被构成为二位三通换向阀。为此阻断阀7以其第一空气接口7.1与一个具有预定的、尤其恒定的或基本上恒定的储备空气压力的压缩空气源6连接。阻断阀7的空气接口7.2与一个管路连接，该管路一方面导向工作室9而另一方面导向进气阀3的第一接口3.1。
构成为二位二通换向阀的进气阀3的第二接口3.2与压缩空气输入管路2连接，后者导向工作室1。
压缩空气排出管路4由工作室1导向排气阀5的第一接口5.1，该阀的第二接口5.2通向周围环境，即导向具有环境压力的一个位置，或普遍地说一个压力降低处。
无论进气阀3还是排气阀5被作成电磁转换阀(二位二通换向阀)，它精确地具有两个转换位置，即一个第一转换位置和一个第二转换位置，其中在第一转换位置它释放从其第一接口3.1、5.1到其第二接口3.2、5.2的最大通流横截面，而在第二转换位置从其第一接口3.1、5.1到其第二接口3.2、5.2的通流横截面完全被阻断。这种阀对技术人员是已知的，它通常由一个弹簧，尤其压簧预加偏压，以便具有一个确定的静止状态，而其阀体通过一个电磁线圈在通电流的情况下抵抗弹簧力移动。
阻断阀7也具有两个转换位置，即一个第一转换位置和一个第二转换位置，在第一转换位置释放从其第一空气接口7.1到其第二空气接口7.2的最大通流横截面并且阻断第三空气接口7.3相对周围环境或普遍地说一个压力降低处的通流横截面。在第二转换位置，阻断阀7阻断第一空气接口7.1，即完全阻断通向压缩空气源6的通流横截面，而第二空气接口7.2及由此工作室1通过进气阀3与空气接口7.3继而与周围环境或普遍地说一个压力降低处相连接。在此情况下，根据以上的描述该阻断阀7被构成为电磁开关阀。
当现在要提高工作室1中的控制空气压力时，则将阻断阀7转换到所述第一转换位置，在该位置，压缩空气源6与进气阀3的第一接口3.1相连接。进气阀3也被转换到打开位置，即允许来自压缩空气源6的压缩空气流通到工作室1中。同时排气阀5被转换到其关闭位置，即通过阻断通流横截面阻止压缩空气由工作室1流出。
当工作室1的控制空气压力要减小到一个位于环境压力以上的预定值或工作室1仅要缓慢地排气时，则进气阀3被转换到其闭合转换位置上，而排气阀5被转换到其打开转换位置上。因此无压缩空气通过进气阀3继续流到工作室1，并且工作室1中的压力通过压缩空气的排出“缓慢地”下降。
在此情况下，视第二工作室9中所需的控制空气压力的调节而定，阻断阀7可被转换到其第一或其第二转换位置上。
为了使工作室1快速排气，无论进气阀3还是排气阀5分别被转换到其打开位置上。同时阻断阀7被转换到其所述的第二转换位置上，如图1中所示。因此控制空气由工作室1既通过排气阀5也通过进气阀3及阻断阀7流出到周围环境中。
根据图2中所示的实施例，在从阻断阀7到进气阀3的管路中附加地连接了一个止回机构8。该止回机构8具有三个接口8.1至8.3。第一接口8.1与阻断阀7的第二空气接口7.2相连接。第二接口8.2与周围环境或一个通向周围环境的管路或普遍地说一个压力降低处相连接。第三接口8.3与进气阀的第一接口3.1相连接。
止回机构8具有一个止回体8.4，它根据止回机构8的第一接口8.1及第三接口8.3的压力状态在一个第一位置与一个第二位置之间转换。在第一位置(未示出)，止回体8.4流体密封地阻断第二接口8.2。在这种情况下，当在止回机构8的第一接口8.1上出现一个过压，尤其相应于压缩空气源6中存在的压力时，止回体8运动到该第一位置上。
在第二转换位置，当第三接口8.3上的压力大于止回机构8的第一接口8.1上的压力时或当第一接口8.1上无压力时，即这里无过压或基本上无过压时，止回体8.4如图2中所示地运动。尤其当进气阀3转换到其打开位置(未示出)，使得第三接口8.3处于来自工作室1的压力，而阻断阀7被转换到这样的转换位置上，即在该位置，第二空气接口7.2与第三空气接口7.3断而与周围环境相连接，由此止回机构8的第一接口8.1无压力，止回体8.4释放止回机构8的通向周围环境的第二接口8.2。
当排气阀5同时转换到其打开位置时，由此对于工作室1的压缩空气提供了特别大的排气横截面，故无论进气阀3还是排气阀5可被构成为具有相对小的通流横截面。
在图2中所示的方案与图1中所示的实施例相比具有其优点，即通过止回机构8的第二接口8.2可提供比阻断阀7所允许的更大的通流横截面。
权利要求
1.用于控制或调节控制空气系统的控制空气压力的方法，尤其用于调节液力制动器(10)的制动力矩，其中该控制空气系统包括一个工作室(1)，为了提供控制空气压力，该工作室可被注入压缩空气，该控制空气系统还包括一个压缩空气输入管路(2)，在该压缩空气输入管路中连接了一个进气阀(3)，以便将压缩空气输入给工作室(1)，并且该控制空气系统还包括一个压缩空气排出管路(4)，在该压缩空气排出管路中连接了一个排气阀(5)，以便将压缩空气从工作室(1)排出；该方法具有以下步骤1.1为了提高在工作室(1)中的控制空气压力，关闭排气阀(5)而打开进气阀(3)，并且将来自一个具有预定空气压力的压缩空气源(6)的压缩空气通过压缩空气输入管路(2)导入到工作室(1)中；1.2为了使在工作室(1)中的控制空气压力减小到一个预定的过压或环境压力，打开排气阀(5)而关闭进气阀(3)，并且将来自工作室(2)的压缩空气通过压缩空气排出管路(4)从工作室(1)排出；其特征在于还具有以下步骤1.3为了完全地并相对步骤1.2更快地使工作室(1)排气，打开排气阀(5)和进气阀(3)，以便将压缩空气通过压缩空气排出管路(4)和压缩空气输入管路(2)从工作室(1)排出，其中1.4借助一个附加的、在将压缩空气输入到工作室(1)时在压缩空气的流动方向上连接在进气阀(3)前面的阻断阀(7)，相对压缩空气输入管路(2)阻断压缩空气源(6)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于将阻断阀(7)构成为二位三通换向阀，该阻断阀的一个第一空气接口(7.1)与压缩空气源(6)相连接，一个第二空气接口(7.2)与压缩空气输入管路(2)或进气阀(3)相连接，而一个第三空气接口(7.3)与周围环境或一个压力降低处相连接，并且，为了提高在工作室(1)中的控制空气压力，将阻断阀(7)转换到一个第一转换位置上，在该位置，在第一空气接口(7.1)与第二空气接口(7.2)之间形成一种传导压缩空气的连接，而为了快速使工作室(1)排气，将阻断阀(7)转换到一个第二转换位置上，在该位置，在第二空气接口(7.2)与第三空气接口(7.3)之间形成一种传导压缩空气的连接。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于在压缩空气输入管路(2)中或在一个在阻断阀(7)与进气阀(3)之间的管路中设有一个附加的阀或一个止回机构(8)，它在工作室(1)快速排气时释放一个附加的排气横截面。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于当阻断阀(7)被转换到其相对压缩空气输入管路(2)阻断压缩空气源(6)的位置时，止回机构(8)自动地打开附加的排气横截面。
5.根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于止回机构(8)具有一个与阻断阀(7)的第二空气接口(7.2)相连接的第一接口(8.1)、一个与压缩空气输入管路(2)或进气阀(3)相连接的第二接口(8.2)和一个与周围环境或一个压力降低处相连接的第三接口(8.3)，其中止回机构(8)具有一个止回体(8.4)，当第一接口(8.1)被用来自压缩空气源(6)的压缩空气加载时，该止回体关闭止回机构(8)的第三接口(8.3)，而当第一接口(8.1)被用环境压力或来自压力降低处的压力加载时，该止回体关闭止回机构(8)的第一接口(8.1)。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于止回机构(8)的第三接口(8.3)的通流横截面大于第一接口(8.1)的通流横截面并且大于流过阻断阀(7)的通流横截面，尤其为它们的多倍。
7.控制空气系统，尤其用于调节液力制动器(10)的制动力矩，7.1具有一个工作室(1)，为了提供一种控制空气压力，该工作室可被注入压缩空气；7.2具有一个压缩空气输入管路(2)，在该压缩空气输入管路中连接了一个进气阀(3)，以便将压缩空气输入给工作室(1)；7.3具有一个压缩空气排出管路(4)，在该压缩空气排出管路中连接了一个排气阀(5)，以便将压缩空气从工作室(1)排出；7.4具有一个附加的、在将压缩空气输入到工作室(1)时在压缩空气的流动方向上连接在进气阀(3)前面的阻断阀(7)；其特征在于7.5控制空气系统包括一个用于操作所述阀(3、5、7)的控制装置，该控制装置根据权利要求1至6之一的方法控制或调节在工作室(1)中的控制空气压力。
8.根据权利要求7的控制空气系统，其特征在于阻断阀(7)是一个二位三通换向阀。
全文摘要
本发明涉及一种用于控制或调节控制空气系统的控制空气压力的方法，尤其用于调节液力制动器的制动力矩，其中该控制空气系统包括一个工作室、一个其中连接了一个进气阀的压缩空气输入管路和一个其中连接了一个排气阀的压缩空气排出管路，该方法的特征在于以下的步骤打开排气阀(5)和进气阀(3)，以便将压缩空气通过压缩空气排出管路(4)和压缩空气输入管路(2)从工作室(1)排出，其中，借助一个附加的、在将压缩空气输入到工作室(1)时在压缩空气的流动方向上连接在进气阀(3)前面的阻断阀(7)相对压缩空气输入管路(2)阻断压缩空气源(6)。
文档编号B60T13/40GK1951740SQ20061013603
公开日2007年4月25日 申请日期2006年10月20日 优先权日2005年10月21日
发明者马库斯·比朔夫 申请人:福伊特涡轮机两合公司