(57)【要約】      （修正有）【課題】ハイドロダイナミックリターダのブレーキモーメントを調節するための制御空気システムで、弁を大きくせずに迅速な排気を可能にする。【解決手段】リターダの作業室内の制御空気圧を高めるために、排気弁が閉鎖されて、吸気弁が開放され、圧縮空気源からの圧縮空気が圧縮空気供給導管を介して案内される。作業室内の制御空気圧を減少させるために、排気弁が開放されて、吸気弁が閉鎖され、かつ作業室からの圧縮空気が圧縮空気搬出導管を介して作業室から搬出される。他に、作業室を完全かつ高速に排気するために、圧縮空気を圧縮空気搬出導管および圧縮空気供給導管を介して作業室から搬出できるようにした。排気弁と吸気弁が開放され、吸気弁の前段と圧縮空気源との付加的な遮断弁によって、圧縮空気供給導管は圧縮空気源と遮断されるとともに周囲または圧力タンクに接続される。【選択図】図１
2007112425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にハイドロダイナミックリターダ（１０）のブレーキモーメントを調節するための、制御空気システムの制御空気圧を開ループ制御または閉ループ制御する方法であって、その場合に制御空気システムが、制御空気圧を準備するために圧縮空気によって充填可能な、作業室（１）と、作業室（１）に圧縮空気を供給するための、内部に吸気弁（３）が接続されている、圧縮空気供給導管（２）と、作業室（１）から圧縮空気を搬出するための、内部に排気弁（５）が接続されている、圧縮空気搬出導管（４）を有し、以下のステップ、すなわち：
１．１  作業室（１）内の制御空気圧を高めるために、排気弁（５）が閉鎖されて、吸気弁（３）が開放され、かつ予め定められた空気圧を有する圧縮空気源（６）からの圧縮空気が圧縮空気供給導管（２）を介して作業室（１）内へ案内され；
１．２  作業室（１）内の制御空気圧力を予め定められた過圧または周囲圧力に減少させるために、排気弁（５）が開放されて、吸気弁（３）が閉鎖され、作業室（２）から圧縮空気が圧縮空気搬出導管（４）を介して作業室（１）から搬出される；
ステップを有する、前記方法において、以下の他のステップ、すなわち：
１．３  作業室（１）を完全かつステップ１．２に比較して高速に排気するために、圧縮空気を圧縮空気搬出導管（４）と圧縮空気供給導管（２）を介して作業室（１）から搬出するために、排気弁（５）と吸気弁（３）が開放され、その場合に
１．４  圧縮空気源（６）が、圧縮空気を作業室（１）内へ供給する場合に圧縮空気の流れ方向において吸気弁（３）の前段に接続されている、付加的な遮断弁（７）によって、圧縮空気供給導管（２）に対して遮断される、
ステップを特徴とする、制御空気システムの制御空気圧を開ループ制御または閉ループ制御する方法。
【請求項２】
遮断弁（７）が３／２ルート弁として形成されており、前記遮断弁の第１の空気接続端（７．１）が圧縮空気源（６）と接続され、第２の空気接続端（７．２）が圧縮空気供給導管（２）または吸気弁（３）と接続され、第３の空気接続端（７．３）が周囲または圧力シンクと接続されており、かつ遮断弁（７）は作業室（１）内の制御空気圧を上昇させるために第１の切替え位置へ移動され、前記第１の切替え位置において第１の空気接続端（７．１）と第２の空気接続端（７．２）の間に圧縮空気を案内する接続が形成され、かつ作業室（１）を高速に排気するために第２の切替え位置へ移動され、前記第２の切替え位置において第２の空気接続端（７．２）と第３の空気接続端（７．３）の間に圧縮空気を案内する接続が形成されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
圧縮空気供給導管（２）内または遮断弁（７）と吸気弁（３）の間の導管内に、付加的な弁または逆流防止機構（８）が設けられており、前記逆流防止機構は作業室（１）を高速で排気する場合に付加的な排気断面を解放することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
逆流防止機構（８）は、遮断弁（７）がその、圧縮空気源（６）を圧縮空気供給導管（２）に対して遮断する位置へ切り替えられた場合に、付加的な排気断面を自立的に開放することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
逆流防止機構（８）が、遮断弁（７）の第２の空気接続端（７．２）と接続された、第１の接続端（８．１）、圧縮空気導管（２）または吸気弁（３）と接続された、第２の接続端（８．２）および周囲または圧縮空気シンクと接続された、第３の接続端（８．３）を有しており、その場合に逆流防止機構（８）が逆流防止体（８．４）を有しており、前記逆流防止体は、第１の接続端（８．１）が圧縮空気源（６）からの空気を供給された場合に、逆流防止機構（８）の第３の接続端（８．３）を閉鎖し、かつ、第１の接続端（８．１）が周囲圧力または圧力シンクからの圧力を供給された場合には、逆流防止機構（８）の第１の接続端（８．１）を閉鎖することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
逆流防止機構（８）の第３の接続端（８．３）の流れ断面が、第１の接続端（８．１）の流れ断面および遮断弁（７）を通る流れ断面よりも大きく、特にその数倍であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
７．１  制御空気圧を準備するために圧縮空気によって充填可能な、作業室（１）を有し；
７．２  圧縮空気供給導管（２）を有し、前記圧縮空気供給導管内に、作業室（１）へ圧縮空気を供給するために、吸気弁（３）が接続されており；
７．３  圧縮空気搬出導管（４）を有し、前記圧縮空気搬出導管内に、作業室（１）からの圧縮空気を搬出するために、排気弁（５）が接続されており；
７．４  圧縮空気を作業室（１）内へ導入する場合に圧縮空気の流れ方向において吸気弁（３）の前段に接続されている、付加的な遮断弁（７）を有する；
特にハイドロダイナミックリターダ（１０）のブレーキモーメントを調節するための、制御空気システムにおいて、
７．５  制御空気システムが、弁（３、５、７）を操作するための制御装置を有しており、前記制御装置が請求項１から６のいずれか１項に記載の方法に従って作業室（１）内の制御空気圧を開ループ制御および閉ループ制御することを特徴とする制御空気システム。
【請求項８】
遮断弁（７）が、３／２ルート弁であることを特徴とする請求項７に記載の制御空気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、制御空気システムの制御圧力を開ループ制御および閉ループ制御する方法および該当する制御空気システムに関する。本発明は、特に、この種の方法であって、その場合に制御空気圧によってハイドロダイナミックリターダのブレーキモーメントが開ループ制御ないし閉ループ制御されるものと、それに応じた制御空気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイドロダイナミックリターダは、通常、圧縮空気で制御される。その場合に制御とは、本発明の明細書の枠内で広い意味において、開ループ制御でもあり、閉ループ制御でもあって、すなわち開放した制御回路（いわゆる開ループ制御）または閉成された制御回路（いわゆる閉ループ制御）を設けることである。従って本発明の枠内において、制御が話題になる場合に、個別場合において排他的に異なる記載がない場合に、この概念が開ループ制御も閉ループ制御も含むものとする。
【０００３】
リターダ作業室内へ案内される作業媒体の量は、オイルリターダの場合には、たとえば、オイルの集合容器内のオイル面（作業媒体面）上に制御空気圧がもたらされることによって、定めることができる。この空気圧に従ってオイル面が上方または下方へ移動されるので、一方ではより少ないオイルが、そして一方ではより多いオイルがリターダオイル回路内へ導入されて、それを介して、リターダ作業室内でトルクを伝達するために循環される、オイルの量が定められる。リターダ作業室内に多くのオイルがあるほど、ロータからステータへ伝達されるトルクはそれだけ大きくなり、すなわちリターダのブレーキパワーがそれだけ大きくなる。
【０００４】
その代りに、あるいはそれに加えて、制御空気圧を、作業媒体の流れ方向においてリターダの作業室の前および／または後ろに配置されている、切替え弁を操作するために直接利用することができる。特に、いわゆるウォーターリターダの場合、すなわちその作業媒体が水、たとえば自動車の冷却水であるリターダの場合には、制御はしばしば上述したように集合容器内の作業媒体面へ制御空気圧力をもたらすことを介しては行われず、リターダの前と後ろの切替え弁を直接操作することを介して行われる。
【０００５】
本発明は、上述した２つのリターダシステムないし制御方法において、ハイドロダイナミックリターダの所望のブレーキモーメントを調節するために適用できるが、特にオイルリターダに適している。というのは、ここでは制御空気圧力によって短時間に大量のオイルをリターダオイル循環内へ、およびそこから移動させなければならないからである。従って、リターダを迅速にオフにするためには、制御空気室のこの作業室内に調節される制御空気圧を迅速にほぼ、あるいは完全に、周囲圧力へ低下させるために、制御空気システムの作業室をできるだけ迅速に排気することが必要である。
【０００６】
これまでに知られている制御空気システムにおいては、閉成された作業室内の空気圧力の、制御空気圧（図中の参照符号Ａ２）による変化は、吸気弁と排気弁を交互に駆動することによって行われ、それらの弁の一方は作業室内へ圧縮空気を導入するための圧縮空気導管内に設けられ、他方は作業室から圧縮空気を搬出するための圧縮空気搬出導管内に設けられている。従って吸気弁は、作業室内の制御空気圧が所望の値に達し、あるいは所望の値の上にある場合に、作業室を圧縮空気源内のストック圧力から分離し、作業室内の制御空気圧の値が予め定められた値の下にある場合に、作業室内への圧縮空気の流入断面の定義された開放と閉鎖によって、作業室内の圧力上昇を可能にする、機能を有している。その場合に定義された開放と閉鎖というのは、それぞれ予め定められた期間の間の完全な開放と閉鎖である。切替え時間が非常に短い場合には、完全に開放または閉鎖するための指令は与えられたが、完全に開放された位置または完全に閉鎖された位置が達成される前に、すでに再び完全な閉鎖または開放のための相補的な指令が与えられる状態が発生することもある。従って、定義された開放と閉鎖が、そのために提供される、次の指令の前の期間が短すぎるために、完全な開放運動ないし閉鎖運動が実施されない、極めて短い開放と閉鎖としかならない、システム状態が発生する可能性がある。もちろん、制御空気システムの作業室内の圧力上昇は、作業室までの圧力損失を差し引いた、圧縮空気源のストック圧力に制限される。
【０００７】
排気弁は、必要な場合に、すなわち作業室内の所望の制御空気圧が実際の制御空気圧よりも低い場合には常に、排気断面の定義された開放と閉鎖によって制御空気圧を低下させる、という課題を有している。同時に、排気弁は、作業室をできる限り迅速に排気しようとする場合、すなわち制御システムによる要請に応じて、あるいはリターダの作業室ができる限り迅速に空にされるべきであり、従って制御空気システムの迅速かつ完全な排気が必要となる、エラー状態が存在する場合には常に、完全かつ連続して開放する。
【０００８】
従って、特にエラー状態が存在する場合に、制御空気システムの作業室の迅速な排気を保証するために、排気弁が比較的大きい最大の流れ断面を有することが、必要である。さらに、吸気弁と排気弁の間の最適な協働を可能にするために、吸気弁の大きさ、すなわち特にその流れ断面を排気弁に適合させることが必要である。従って従来は、ハイドロダイナミックリターダのための制御空気システムにおいて、作業室内の制御空気圧を調節するために比較的大きい弁が使用され、それが一方では製造および保守における高いコストをもたらし、他方では−特に本質的な−作業室内の制御空気圧の比較的「大まかな」制御をもたらしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、従来技術に比較して改良されており、かつ上述した問題を回避する、特にハイドロダイナミックリターダのブレーキモーメントを調節するための、制御空気システムの制御空気圧を開ループ制御および閉ループ制御する方法と、それに応じた制御空気システムを提供することである。特に、一方では、制御空気システムの作業室の特に迅速な排気が可能でなければならず、同時にできるだけ小さいステップで制御空気圧をステップ化することが可能でなければならない。好ましくは本方法は、すでに存在する、従来の制御空気システムの弁で十分でなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に基づく課題は、請求項１のステップを有する方法と請求項７に示す制御空気システムによって解決される。従属請求項は、本発明の好ましい、かつ特に目的にあった形態を記述している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に基づく方法ないし本発明に基づく制御空気システムは、制御空気システム内で比較的小さい弁、すなわち制御空気のための比較的小さい流れ断面を有する弁の使用を可能にし、その場合に同時にそれにもかかわらず、作業室の特に高速の排気を保証する。比較的小さい流れ断面によって、制御品質を特に高く形成することができ、すなわち作業室内の制御空気圧力は、特に細かくごく小さいステップで制御することができる。制御空気システムの作業室を画成する弁の大きさが、制御空気圧の圧力制御の精度に与える影響は、いわゆる開閉弁が、完全に開放された状態と完全に閉鎖された位置へ切り替えることができ、従って作業室内へ流入する圧縮空気と作業室から流出する圧縮空気の量が弁開放の期間によって定められる、吸気弁および排気弁として使用される場合には、特に大きい。実際に流入ないし流出する圧縮空気は、通常、弁開放の期間の他に、弁を介しての流れ抵抗と圧力差のようなファクターにも依存する。しかし特に、弁開放の期間が、主要な変量である。
【００１２】
特にハイドロダイナミックリターダのブレーキモーメントを調節するために使用される、本発明に基づく制御空気システムは、制御空気圧を準備するために圧縮空気によって充填可能な、作業室を有している。特に一定のストック圧を有する、圧縮空気源からの圧縮空気を制御空気システムの作業室内へ供給するために、圧縮空気供給導管が設けられており、その中ないしそれに吸気弁が配置されており、その吸気弁は作業室内へ流入する圧縮空気のための流入断面を、特に完全に開放されたい位置と完全に閉鎖された位置との間で、調節する。さらに、必要な場合に圧縮空気を搬出するため、すなわち一方では、作業室内の制御空気圧を予め定められた過圧、すなわち周囲圧力の上にある圧力に低下させるため、他方では、たとえばリターダシステム内、リターダ自体内、リターダの作業媒体循環内および／または制御空気システム自体内のエラー状態を検出するために、作業室を迅速かつ完全に排気するために、圧縮空気搬出導管、すなわち作業室からの排出導管が設けられている。
【００１３】
付加的に、圧縮空気源から作業室内への制御空気の流れ方向において吸気弁の前段に付加的な遮断弁が接続されており、その遮断弁によって吸気弁の切替え位置に関係なく、あるいは望ましい場合には、吸気弁および制御空気のための作業室に対するその切替え位置に従って、圧縮空気源が遮断可能である。
【００１４】
本発明に基づく方法においては、作業室内の制御圧力を高めるために、吸気弁を開放して排気弁を閉鎖し、かつ制御空気圧を所望の圧力値に減少させ、あるいは制御空気システムの作業室を「高速で」空にするために、排気弁を開放して吸気弁を閉鎖することによる、既知の圧力制御の他に、付加的に設けられている切替え状態において、作業室からの圧縮空気のための、従来の仕様に対して増大された排気断面を提供するために、吸気弁も排気弁も、通常それぞれ完全かつ連続して開放される。
【００１５】
特に、制御空気システムの作業室の排気が、吸気弁によって開放された流れ断面を介して遮断弁によって行われ、その遮断弁はたとえば３／２ルート弁として形成されており、かつ、一方で圧縮空気源への接続を遮断し、他方では吸気弁とそれに伴って作業室から周囲または圧力シンクに対する接続を解放する、然るべき切替え位置を有している。それに加えて、あるいはその代りに、遮断弁と吸気弁の間の導管領域内において、たとえば逆流機構が設けられていることによって、作業室を高速排気するための付加的な排気断面を解放することができ、その逆流防止機構は遮断弁の、吸気弁側の各接続端における圧力に従って、周囲ないし圧力シンクへの付加的な流れ断面を開放し、あるいは、高速排気するために上述した付加的な断面を提供するために、閉鎖する。
【００１６】
エラー場合における制御空気システムのいわゆる「安全な状態」の設計に関して、弁は、遮断弁が非作動状態において、すなわち電磁弁を使用する場合に電流なし状態において、閉鎖し、それに対して吸気弁も排気弁も非作動状態ないし電流なし状態においては開放するように、設計することができる。しかし特に、吸気弁は電流なし状態において閉鎖され、排気弁は電流なし状態において開放される。従って制御空気システムの作業室は、エラー場合において確実かつ高速に排気される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、２つの実施例を用いて、本発明の例を説明する。
【００１８】
図１から明らかなように、一点鎖線で囲った領域内に作業室１を有する制御空気システムが示され、その作業室はハイドロダイナミックリターダ１０のための作業媒体、たとえば水、オイルまたは水混合物のストック容器１２の空気側と圧縮空気を案内するように接続されている。作業室１内の制御空気圧力を調節することによって、リターダ１０の作業媒体循環内の圧力および循環する作業媒体量が調節され、従ってリターダ１０によって発生されるブレーキトルクが制御される。
【００１９】
リターダ１０の作業媒体循環内には、さらに、作用媒体から熱を搬出するための熱交換器１３と切替え弁１１が、流れ方向においてリターダ１０の前ないしリターダ入口に設けられている。切替え弁１１は、作業媒体流をリターダ１０内へ、あるいはリターダ１０を通過するように切り替えるために用いられ、その場合に特別に形成された切替え弁１１においては、中間状態が可能である。
【００２０】
切替え弁１１は、作業室１に加えて設けられている、制御空気システムの作業室９からの制御空気によって切り替えられ、ないしはパイロット制御される。
【００２１】
もちろん、リターダ１０の作業媒体循環内に他の弁を設けることも可能であって、あるいは好ましい形態によれば、切替え弁１１を省くこともできる。また、リターダ１０の作業室内の作業媒体量を、ストック容器へ制御空気圧力を及ぼすことなしに、特にそのために設けられている、制御空気システムによって制御される切替え弁および／または制御弁の然るべき弁切替えのみによって、調節することも可能である。
【００２２】
作業室９内の制御空気圧は、３／２ルート弁として形成されている、遮断弁７によって調節される。そのために、遮断弁７の第１の空気接続端７．１が、予め定められた、特に一定の、あるいはほぼ一定のストック空気圧を有する圧縮空気源６と接続されている。遮断弁７の空気接続端７．２は、一方で作業室９と他方では吸気弁３の第１の接続端３．１へ通じる導管と接続されている。
【００２３】
２／２ルート弁として形成されている、吸気弁３の第２の接続端３．２は、作業室１へ通じる圧縮空気供給管２と接続されている。
【００２４】
作業室１から、圧縮空気排出管４が排気弁５の第１の接続端５．１へ通じており、その排気弁の第２の接続端５．２は周囲へ、すなわち周囲圧力を有する箇所あるいは一般に圧力シンクへ通じている。
【００２５】
吸気弁３も排気弁５も、電磁切替え弁（２／２ルート弁）として形成されており、それは正確に２つの切替え位置、すなわち、その第１の接続端３．１、５．１からその第２の接続端３．２、５．２への最大の流れ断面を開放する、第１の切替え位置と、その第１の接続端３．１、５．１からその第２の接続端３．２、５．２への流れ断面を完全に遮断する、第２の切替え位置を有している。当業者には、この種の弁は知られており、弁は、定められた待機位置を有するために、通常ばね、特に圧縮ばねによって付勢され、かつその弁体は電磁コイルによって通電された状態においてばねの力に抗して移動される。
【００２６】
遮断弁７は、同様に２つの切替え位置を有し、すなわち、その第１の空気接続端７．１からその第２の空気接続端７．２への最大の流れ断面を開放し、かつ第３の空気接続端７．３を周囲ないし一般に圧力シンクに対して遮断する、第１の切替え位置を有している。第２の切替え位置において、遮断弁７は、第１の空気接続端７．１、すなわち圧縮空気源６への流れ断面を完全に遮断し、第２の空気接続端７．２とそれに伴って作業室１を吸気弁３を介して空気接続端７．３およびそれに伴って周囲あるいは一般的に圧力シンクと接続する。その場合に遮断弁７は、上述した説明に従って、電磁的な開閉弁として形成されている。
【００２７】
作業室１内の制御空気圧を上昇させようとする場合には、遮断弁７は上述した第１の切替え位置へ切り替り、その切替え位置において遮断弁は圧縮空源６を吸気弁３の第１の接続端３．１と接続する。吸気弁３は、同様に開放された位置へ切り替り、すなわち圧縮空気源６からの圧縮空気を作業室１内へ貫流させる。同時に、排気弁５がその閉鎖された切替え位置へ切り替えられ、すなわち流れ断面の遮断によって、圧縮空気が作業室１から流出することを阻止する。
【００２８】
作業室１内の制御空気圧を、周囲圧力よりも上にある、予め定められた値へ低下させようとし、あるいは作業室１を低速で排気しようとする場合には、吸気弁３がその閉鎖された切替え位置へ切り替えられ、排気弁５がその開放された切替え位置へ切り替えられる。従って圧縮空気は吸気弁３を介して作業室１内へ追加流入することはできず、作業室１内の圧力は圧縮空気の流出によって「低速で」低下する。
【００２９】
その場合に遮断弁７は、それぞれ第２の作業室９内の制御空気圧の所望の調節に応じて、その第１の切替え位置またはその第２の切替え位置へ切り替えることができる。
【００３０】
作業室１を高速排気するためには、吸気弁３も排気弁５もそれぞれその開放された切替え位置へ切り替えられる。同時に遮断弁７が、図１に示される、その説明された第２の切替え位置へ切り替えられる。従って制御空気は作業室１から、排気弁５を介しても、吸気弁３および遮断弁７を介しても、周囲へ流出する。
【００３１】
図２に示す形態によれば、遮断弁７から吸気弁３へ至る導管内に付加的に逆流防止機構８が接続されている。この逆流防止機構８は、３つの接続端８．１から８．３を有している。第１の接続端８．１は、遮断弁７の第２の空気接続端７．２と接続されている。第２の接続端８．２は、周囲ないし周囲へ至る導管、あるいは一般的に圧力シンクと接続されている。第３の接続端８．３は、吸気弁３の第１の接続端３．１と接続されている。
【００３２】
逆流防止機構８は、逆流防止体８．４を有しており、それが逆流防止機構８の第１の接続端８．１および第３の接続端８．３における圧力状態に従って第１の位置と第２の位置の間で切り替えられる。第１の切替え位置（図示せず）において、逆流防止体８．４は第２の接続端８．２を流れ密に遮断する。その場合に逆流防止体８．４は、逆流防止機構８の第１の接続端８．１に、特に圧縮空気源６からの上昇する圧力に従って、過圧が印加された場合に、この第１の位置へ移動される。
【００３３】
逆流防止体８．４は、図２に示すように、第３の接続端８．３における圧力が逆流防止機構８の第１の接続端８．１におけるよりも大きい場合、ないし、第１の接続端８．１が圧力なしの場合、すなわちここに過圧が印加されず、あるいはほとんど印加されない場合に、この第２の切替え位置へ移動される。特に吸気弁３がその開放位置へ切り替えられ（図示せず）、それによって第３の接続端８．３に作業室１からの圧力が印加され、かつ遮断弁７が、第２の接続端７．２が第３の接続端７．３およびそれに伴って周囲と結合される切替え位置へ切り替えられて、それによって逆流防止機構８の第１の接続端８．１が圧力なしになった場合には、逆流防止体８．４は逆流防止機構８の第２の接続端８．２を周囲に対して解放する。
【００３４】
従って、同時に排気弁５がその開放位置へ切り替えられた場合に、吸気弁３と排気弁５が比較的小さい流れ断面で形成することができるにもかかわらず、作業室１からの圧縮空気のための特に大きい排気断面が提供される。
【００３５】
図２に示す変形例は、図１に示す形態に比較して、逆流防止機構８の第２の接続端８．２を介して、遮断弁７がそれを可能にするよりも、大きい流れ断面を提供することができる、という利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】制御空気システムの第１の好ましい形態を示している。
【図２】制御空気システムの第２の好ましい実施形態を示している。
【図１】
2007112425.tif 000003
【図２】
2007112425.tif 000004