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Druckluftbremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Druckluftbremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Drucklufterzeuger und einem diesem nachgeschalteten Druckregler, der den Druckluftzustrom zu mehreren, hinter ihm abgezweigten Arbeitskreisen bestimmt, von denen jeder einen eigenen Druckluft-Vorratsbehäl- ter, ein eigenes Steuerventil und eigene Arbeitszylinder besitzt.
Bei Kraftfahrzeugbremsen sind diese Mehrkreisanlagen in der Regel Zweikreisbremsanlagen, wobei der eine Kreis zu den Bremsglieder der Vorderachse und der andere Kreis zu den Bremsgliedern der Hinterachse führt und gegebenenfalls an einen dieser Kreise oder auch an einen besonderen Kreis die Anhängerbremsleitung angeschlossen sein kann. Um diese Kreise gegenseitig bei Druckverlusten im einen Kreis zu sichern, hat man sich bisher darauf beschränkt, jedem der Kreise entweder ein Rückschlagventil oder ein Überströmventil zuzuordnen. Diese Lösungen sind aber nicht befriedigend.
Fällt beispielsweise bei der Ausführung mit Rückschlagventilen der eine Kreis aus, so bleibt zwar der andere Kreis zunächst gesichert, weil das Rückschlagventil des guten Kreises das Abströmen von Druckluft über den schlechten Kreis verhindert. Der gute Kreis erhält aber vom Drucklufterzeuger her auch keinen Druck mehr, weil die vom Erzeuger geförderte Druckluft gleich wieder über den schlechten Kreis entweicht. Es kann daher auch der gute Kreis nur noch so lange benutzt werden, wie sein gerade vorhandener Druckvorrat ausreicht. Entweicht bei abgestelltem Fahrzeug durch geringfügige Undichtheiten Druck aus dem guten Kreis, so fällt auch dieser Kreis praktisch aus. Er lässt sich dann aber vom Drucklufterzeuger aus nicht mehr auffüllen, weil auch in diesem Fall die ganze, vom Erzeuger geförderte Druckluft über den schlechten Kreis abströmt.
Die Anlage ist also schlecht gesichert und der Drucklufterzeuger muss dauernd fördern, weil der Druckregler infolge des fehlenden Rückdrucks den Druckerzeuger nicht mehr auf Leerlauf umschaltet.
Bei der Lösung mit Überströmventilen bleibt zwar auch noch ein Druck im guten Kreis. erhalten und es kann auch noch in den guten Kreis nachgefüllt werden, jedoch nur bis zu einer Druckhöhe entsprechend dem Öffnungsdruck des Überströmventils des schlechten Kreises, weil alles Mehr über den schlechten Kreis entweicht. Da aber die Öffnungsdrücke der Überströmventile noch unter dem Einschaltdruck des Druckreglers liegen müssen, damit bei intakter Anlage die Behälter noch auf den Höchstdruck gefüllt werden, und auch bei den Überströmventilen eine gewisse Schaltspanne unvermeidbar ist, geht bei Ausfall eines Kreises auch aus dem andern Kreis sehr viel Druckluft verloren und es steht als Dauerwert nur ein verhältnismässig niedriger Druck zur Verfügung, was sehr nachteilig ist, weil ohnehin nur noch mit einem Kreis gearbeitet werden kann.
Diese Mängel werden gemäss der Erfindung mit einer Anlage behoben, bei der in jeden Kreis hinter der Abzweigstelle ein gegen den zugehörigen Vorratsbehälter öffnendes Rückschlagventil gelegt ist, dessen Absperrglied lose einem Steuergliedvorgeschaltet ist, das in einer Richtung von einer Feder, und entgegengesetzt dazu vom Vorratsdruck belastet ist und über einen Mitnehmer kraftschlüssig im Schliesssinn auf das Absperrglied zu wirken sucht, wenn seine Belastung durch den Vorratsdruck kleiner wird als seine Federbelastung.
Die Erfindung löst somit das gestellte Problem in einer Weise, dass bei Ausfall eines Kreises die übrigen Kreise noch unvermindert arbeitsfähig bleiben, d. h. auf beliebig lange Zeit mit dem Druck gefahren werden können, wie ihn der Druckregler, bestimmt. Jedes der gemäss der Erfindung ausgebildeten, gesteuerten Rückschlagventile ist dann in der Lage, den ihm zugeordneten Kreis selbständig abzusichern.
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Darüber hinaus kann es beim Gegenstand der Erfindung noch wünschenswert sein, auch das erstmalige
Auffüllen der Anlage oder die Wiederinbetriebnahme der Anlage nach einer bei längerem Stillstand des
Fahrzeugs allmählich aufgetretenen vollständigen Entlüftung aller Kreise zu erleichtern, ohne dass es nö- tig wird, eigens in die Ventilvorrichtung, beispielsweise durch vorübergehendes Lockern der Belastung- federn oder Anheben der Steuerglieder, einzugreifen.
Dies lässt sich bei einer Zweikreissicherung gemäss einer weiteren Besonderheit der Erfindung dadurch erreichen, dass die Steuerglieder der Kreise unter sich und mit dem zugehörigen Absperrglied der Rückschlagventile über Zwischenglieder derart gekuppelt sind, dass jeweils das vom geringeren Behälterdruck belastete Steuerglied unter dem Einfluss seiner Belastungs- feder das zugehörige Absperrglied in Schliessstellung hält und auf das andere Steuerglied so einwirkt, dass dessen Absperrglied noch frei spielen kann.
Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, u. zw. zeigen : Fig. 1 als
Beispiel das Schemabild einer Zweikreis-Bremsanlage im Aufbau nach der Erfindung und Fig. 2 einen
Längsschnitt durch eine beiden Kreisen vorgeschaltete Ventileinheit in besonders zweckmässiger Kombina- tion der Teile.
Von einem Luftpresser l, der in üblicher Weise von der Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges an- getrieben wird, geht eine Druckleitung 2 über ein Luftfilter 3 mit Reifenfülleinrichtung und einen Druck- regler 4 zu einem Ventil 5, in dem sich die Druckleitung 2 teilt in zwei Arbeitskreise 6 und 7, von denen jeder einen Vorratsbehälter 8 bzw. 9, ein Steuerventil 10 bzw. 11 und einen Bremszylinder 12 (Hinterachse) bzw. 13 (Vorderachse) aufweist. Die Steuerventile 10 und 11 sind zu einem Aggregat mit einer gemeinsa- men Tragplatte 14 zusammengefasst und durch eine einzige Trittplatte 15 bedienbar.
Die Steuerventile liegen in eingebautem Zustand waagrecht unter der Tragplatte und gleichachsig zu beiden Seiten der nicht dargestellten, von der Trittplatte 15 aus nach unten gerichteten, beiden Einzelventilen gemeinsa- men Treibstange. Das Aggregat 10/11 hat also eine sehr geringe Bauhöhe und günstige Anschlussmöglich- keiten. Sämtliche Teile mit Ausnahme des Ventils 5 können in bekannter Weise aufgebaut sein und ar- beiten, so dass sie im einzelnen nicht näher beschrieben werden müssen. Der Luftpresser 1 versorgt bei intakter Anlage beide Behälter 8 und 9 mit Druckluft bis zu einem Druck von beispielsweise 5. 3 atü, wo- rauf der Druckregler 4 den Luftpresser 1 auf Leerlauf schaltet und diesen wieder arbeiten lässt, wenn der
Behälterdruck auf beispielsweise 4, 8 atü gefallen ist.
Es muss also auch bei dieser Anlage eine gewisse
Rückwirkung des Behälterdrucks auf den Druckreglersteuerkolben gewahrt bleiben.
Das Gehäuse des Ventils 5 (Fig. 2) hat quer zu seiner Längsachse einen Anschlusskanal 16 für die vom
Druckregler kommende Leitung 2 und symmetrisch dazu nach der andern Seite gerichtete Anschlusskanäle
17 und 18 für die zwei Kreise 6 und 7. Die Kanäle 17 und 18 münden in zylindrische Kammern 19 bzw. 20. die axial nach aussen offen und lediglich durch Verschlussschrauben 21 bzw. 22 mit Entlüftungsbohrungen
23 bzw. 24 abgedeckt sind. In jeder der Kammern ist ein Kolben 25 bzw. 26 beweglich. Beide Kolben tragen Dichtungsmanschetten 27 bzw. 28 mit den Verbindungskanälen zugekehrten Dichtlippen und haben einander zugekehrte Kolbenstangen 29 bzw. 30, die durch Öffnungen 31 bzw. 32 in Querwänden 33 bzw.
34 des Ventilgehäuses hindurchtreten. Die Enden der Kolbenstangen 29 bzw. 30 treffen im Kanal
16 gleichachsig aufeinander und sind dort durch eine mit Querbohrungen 35 versehene, dünnwandige Hül- se 36 aneinander geführt.
Die Querwände 33 bzw. 34 sind auf ihrer den Kammern 19 bzw. 20 zugekehrten Seite rund um die Öffnungen 31 bzw. 32 zu Ringwulsten 37 bzw. 38 erhöht, die als Sitz für ringförmige Ventilteller 39 bzw.
40 dienen. Diese Ringteller sind auf die Kolbenstange 29 bzw. 30 aufgeschoben und lassen zwischen dem
Mantel dieser Stangen und ihrer Innenbohrung einen axialen Ringspalt von etwa 0, 1 bis 0, 2 mm Breite frei. Diese Ringteller sind im übrigen durch je eine schwache Feder 41 bzw. 42 belastet, deren anderes Ende sich am zugehörigen Kolben abstützt. Zwischen den Kolben 25 bzw. 26 und den Ringtellern 39 bzw.
40 sind die Kolbenstangen 29 bzw. 30 durch einen Bund 43 bzw. 44 verstärkt, dessen Durchmesser grösser ist als der Lochdurchmesser der Ringteller. Diese Bunde haben also jeweils eine Schulter, mit der sie nach
Anlage am zugehörigen Ventilteller dessen Axialspalt abdecken können. Der Abstand der Sitzflächen an den Ringwulsten 37, 38 ist etwas grösser als die Länge der Hülse 36, so dass diese stets lose zwischen den einander zugekehrten Seiten der Ventilteller liegt. Die Kolbenstangen 29, 30 sind, gerechnet von den
Schultern der Bunde 43, 44 an, zusammengenommen etwas länger als der Abstand der Aussenflächen der
Ventilteller in ihrer Schliesslage beträgt.
Wenn der eine Ventilteller durch den anliegenden Bund auf sei- nen Sitz gedrückt ist, ist dementsprechend oberhalb des andern Ventiltellers bis zum nächstliegenden Bund noch ein Spielraum a frei, der diesem Ventilteller einen gewissen Leerhub gestattet. Die Kolben 25, 26 sind auf der Aussenseite durch kräftige Federn 45 bzw. 46 belastet und sind in ihrem Hub nach aussen durch
Anschläge 47, 48 an den Verschlussschrauben 21 bzw. 22 begrenzt.
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Die Belastungsfedern 45, 46 der Ventilkolben 25, 26 sind so bemessen, dass sie bei einem auf der Innenseite der Kolben wirksamen Druck überwunden werden, der im Schaftbereich des Druckreglers 4 liegt, also einen Wert zwischen 4, 8 und 5, 3 atü bei den üblichen Bremsanlagen hat.
Die beweglichen Teile innerhalb der Kammern 19, 20 des Ventilgehäuses 5 sind einander vollständig gleich, sie können ausserdem leicht von aussen in die Ventilkammern eingesetzt werden oder ebenso leicht nach Abnahme der Verschlussschrauben 21 bzw. 22 herausgenommen, gegen andere Teile ausgewechselt oder nachgearbeitet werden.
Die Anlage mit dem beschriebenen Ventil 5 wirkt wie folgt :
Der laufende Luftpresser 1 schickt über den Druckregler 4 Druckluft in den Kanal 16 des Ventils 5.
Da die Reibungswiderstände an den Dichtungsmanschetten der Steuerkolben 25 bzw. 26 nicht gleich sind, hat eine, der Belastungsfedern der Steuerkolben, im vorliegenden Fall beispielsweise die Feder 46 die vor ihr liegenden Teile so weit verschoben, dass der Ventilteller 40 auf seinen Sitz 38 gedrückt und der Ringspalt am Ventilteller 40 durch den Bund 44 abgedeckt ist. Auf der andern Seite ist der Bund 43 um den Abstand a von der gegenüberliegenden Seite des Ventiltellers 39 abgehoben, der seinerseits lediglich durch die geringe Kraft seiner Feder 41 auf seinem Sitz 37 gehalten ist.
Die vom Luftpresser herkommende Druckluft hebt infolgedessen den Ventilteller 39 von seinem Sitz 37 ab und strömt über den Kanal 17 und die Leitung 6 in den Vorratsbehälter 8. Sobald der Druck in diesem Behälter auf den vorgesehenen Wert zwischen 4, 8 und 5, 3 atü gestiegen ist, wird auch der andere Ventilteller 40 von seinem Sitz abgehoben und damit auch der über den Kanal 18 und die Leitung 7 angeschlossene Behälter 9 mit Druckluft gefüllt.
Der Druck in den Behältern hat zur Folge, dass die den einzelnen Kreisen zugeordneten Ventilkolben 25 bzw. 26 entgegen ihren Belastungsfedern nach aussen hin bis an ihre Anschläge 47 bzw. 48 gedrückt werden.
Damit ist dann beiden Ventiltellern 39, 40 jeweils ein Hub von 1 bis 1, 5 mm freigegeben, so dass diese Ventilteller unter dem Einfluss ihrer Schliessfedern 41 bzw. 42 wie normale Überschlagventile wirken und das Zurückströmen von Luft aus den hinter ihnen angeschlossenen Kreisen verhindern können.
Wenn in beiden Behältern ein Druck von 5, 3 atü erreicht ist, schaltet der Druckregler 4 den Luftpresser 1 auf Leerlauf um. Beide Behälter 8 und 9 stehen aber dabei über die Ringspalte in den Ventiltellern 39 und 40 mit der Schaltkammer des Reglers 4 in Verbindung, so dass sich fürdie Leerlaufzeitdes Luftpressers die gleichen Verhältnisse einstellen wie sie bei normalen Einkreis-Bremsanlagen bestehen.
Wenn aus irgendeinem Grund einer der beiden Kreise 6 oder 7 undicht wird, sinkt der Druck im zugehörigen Behälter entsprechend ab und ebenso in der Schaltkammer des Druckreglers 4, so dass der Luftpresser wieder zu fördern beginnt. Ist die erwähnte Undichtheit gering, so vermag der Luftpresser ohne weiteres den eintretenden Luftverlust zu decken und am Drucksicherungsventil tritt keine Änderung ein.
Der Luftpresser schafft lediglich mehr Luft in den undichten Kreis, im" Grenzfall" so viel, dass der noch dichte Kreis keine Druckluft mehr erhalten kann.
Wenn die Undichtheit grösser ist, so sinkt trotz laufendem Luftpresser der Druck im undichten Kreis je nach Grösse der Undichtheit langsam oder schneller gegen 0 atü ab. Ist dabei der Druck im Behälter des undicht gewordenen Kreises, beispielsweise im Behälter 9, auf etwa 2 atü abgefallen, so verschiebt sich der Ventilkolben 26 unter dem Einfluss seiner Feder 46 nach oben. Er stösst mit der Schulter des Bundes 44 gegen den Ventilteller 40, schliesst den Ringspalt dieses Ventiltellers und drückt diesen Ventilteller ausserdem auf seinen Sitz 38. Damit ist der undicht gewordene Kreis abgeschaltet, während der dicht gebliebene Kreis 6 und der Behälter 8 unverändert über den nach Art eines Rückschlagventils arbeitenden Ventilteller 39 an die Druckleitung 2 angeschlossen ist.
Die Verhältnisse in diesem Kreis bleiben also unver- ändert und der Druck in diesem Kreis bleibt auf dem innerhalb des Schaltbereichs des Druckreglers liegenden Wert erhalten.
Wird ein Wagen, bei dem der eine Bremskreis, z. B. der Kreis 7, ausgefallen ist, abgestellt und geht die Druckluft, die im intakten Kreis 6 noch vorhanden ist, bei längerem Stehen des Fahrzeugs allmählich verloren, so sinkt der am Ventilkolben 25 nach aussen wirkende Druck entsprechend ab. Trotzdem bleibt dieser Ventilkolben in seiner angehobenen Stellung, weil seine Feder 45 praktisch gleich stark ist wie die Feder 46 des andern Kolbens 26 und die in der Feder 45 durch fallenden Gegendruck frei werdende Federkraft infolgedessen den Widerstand der Manschettenreibung an den Kolben 25 und 26 nicht überwinden kann. Es wird also bei erneut anlaufendem Luftpresser sofort wieder der intakte Kreis gefüllt und anderseits wird immer das Ventil 39 bzw. 40 geschlossen bleiben, das beim Druckabfall im nachgeschalteten Kreis zuerst auf seinem Sitz angelangt ist.
Dieses zuerst schliessende Ventil ist aber immer dasjenige des undichteren Kreises. Die Anlage mit einem Sicherungsventil, wie es im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben wurde, bietet also stets den Vorteil, dass nicht nur selbsttätig der jeweils undicht gewordene Kreis abgeschaltet wird und der intakte Kreis angeschlossen bleibt, sondern auch den Vorteil, dass ohne
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Eingriff von aussen auch bei abgestelltem Fahrzeug und wieder anlaufender Antriebsmaschine mit Sicherheit der intakte Kreis wieder mit Druckluft versorgt wird. Das Fahrzeug ist damit auf alle Fälle stets noch mit mindestens einem Kreis fahrbereit, sofern nicht auch noch dieser Kreis undicht geworden ist.
Das Auffüllen der intakten Kreise vor erstmaliger Inbetriebnahme der Anlage oder Wiederinbetriebnahme nach vollständiger Entlüftung geht trotz der Absicherung aller Kreise über ein eigenes Sicherungsventil rasch vor sich, weil beim Druckaufbau vom Luftpresser her auch der gerade geschlossene Ventilteller, das ist beim Beispiel der Fig. 2 der Teller 40, schon vor Erreichen des Abhebedrucks im Raum 16 entweder am Ringspalt oder am Sitz 38 etwas undicht wird und dann auch Druckluft nach 13 und in den Kreis 7, 9 strömt. Der Druckanstieg hinter dem Teller 40, also vor dem Kolben 26, 28 bewirkt eine entsprechende Verminderung des Ventilschliessdrucks und ein Öffnen des Ventiltellers 40. Das Auffüllen des Behälters 9 beginnt also noch bevor der Behälter 8 vollständig gefüllt ist.
Sofern der Kreis 7, 9 undicht ist, tritt hinter dem Ventil 40 keine Drucksteigerung ein, so dass auch das Ventil 40 in diesem Fall nicht öff-
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auf Leerlauf umschaltet, wenn der vorgesehene Druck im guten Kreis erreicht ist. Notfalls kann das erstmalige Auffüllen auch noch durch andere einfache Mittel, beispielsweise durch kurzzeitiges Umstellen des Druckreglers auf einen höheren Abschaltwert als den für Normalbetrieb vorgesehenen beschleunigt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Druckluftbremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Drucldufterzeuger und einem diesem nachgeschalteten Druckregler, der den Druckluftzustrom zu mehreren, hinter ihm abgezweigten Arbeitskreisen bestimmt, von denen jeder einen eigenen Druckluftvorratsbehälter, ein eigenes Steuerven- til und eigene Arbeitszylinder besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass in jeden Kreis (6, 7) hinter der Abzweigstelle ein gegen den zugehörigen Vorratsbehälter (8 bzw. 9) öffnendes Rückschlagventil gelegt ist, dessen Absperrglied (39 bzw. 40) lose einem Steuerglied (Kolben 25 bzw. 26) vorgeschaltet ist, das in einer Richtung von einer Feder (45 bzw. 46), und entgegengesetzt dazu vom Vorratsdruck belastet ist und über einen Mitnehmer (43 bzw.
44) kraftschlüssig im Schliesssinn auf das Absperrglied zu wirken sucht, wenn seine Belastung durch den Vorratsdruck kleiner wird als seine Federbelastung.