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Druckluftbremseinrichtung, insbesondere für Strassenfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckluftbremseinrichtung, insbesondere für Strassenfahrzeuge, die einen Bremskraftregler und einen Druckübersetzer aufweist, wobei in die den vom Fahrer eingestellten primären Steuerdruck dem Bremskraftregler zuführende Leitung eine Ventileinrichtung eingeschaltet ist, deren mit einem von diesem Druck beaufschlagten beweglichen Sitz zusammenwirkender Schliesskörper von einem im Bremskraftregler eingebauten, gemäss der Belastung einer Fahrzeugtragfeder verstellbaren Steuerglied derart beeinflusst wird, dass sich in einer Kammer des Bremskraftreglers ein sekundärer Steuerdruck aufbaut, der dem Druckübersetzer zugeleitet wird,
in dem der sekundäre Steuerdruck zusammen mit dem primären Steuerdruck entgegen dem Bremszylinderdruck die Verbindung zwischen dem Bremszylinder und der vom Fahrer freigegebenen Druckluftquelle bzw. der Aussenluft regelt.
Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass das Steuerglied aus einem Rohr besteht, dessen eines dem Tragfedergestänge abgewandtes Ende als Ventilsitz für den einen Kegel des zwei Ventilkegel aufweisenden Schliesskörpers der Ventileinrichtung ausgebildet ist, wobei der zweite Ventilkegel dieses Schliesskörpers die Verbindung zwischen den den primären und den sekundären Steuerdruck enthaltenden Kammern des Bremskraftreglers steuert, und dessen anderes Ende eine zur Entlüftung der den sekundären Steuerdruck enthaltenden Kammer dienende Bohrung aufweist.
Durch die erfindungsgemässe Einrichtung wird eine verzögerungsfreie Regelung des Bremsdruckes in den Bremszylindem erreicht. Das rohrförmige Steuerglied folgt nämlich den durch die Fahrzeugbelastung hervorgerufenen statischen und dynamischen Bewegungsimpulsen insofern praktisch trägheitslos, als es eine vergleichsweise geringe Masse hat und überdies die Reibung in seiner Führung überaus klein ist. Diese Vorteile sind bei den bekannten Einrichtungen dieser Gattung nicht vorhanden.
Ganz abgesehen davon bleibt die leichte Beweglichkeit des rohrförmigen Steuergliedes der Einrichtung nach der Erfindung auch während der Bremsung erhalten, so dass dynamische Bewegungsimpulse den Bremsdruck auch während des Bremsens verändern.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise A usfi. hrungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt. u. zw. zeigen : Fig. l ein Diagramm, das den eingesteuerten Druck in Abhängigkeit vom Weg der BremsventilTrittplatte darstellt ; Fig. 2 ein Diagramm, das den abgestuften Druck im Bremszylinder nach Massgabe des entsprechenden Beladungszustandes in Abhängigkeit von dem vom Trittplattenventil eingesteuerten Druck darstellt ; Fig. 3 eine schematische Darstellung der Druckluftbremseinrichtung ; Fig. 4 einen Längsschnitt durch den Bremskraftregler ; Fig. 5 einen Längsschnitt durch den Druckübersetzer.
Das Diagramm nach Fig. l zeigt die Charakteristik des an sich bekannten Trittplattenventils, aus dem erkennbar ist, dass der eingesteuerte Druck in den Leitungen 5a und 5b proportional zum Trittplattenweg ansteigt.
Aus dem Diagramm nach Fig. 2 kann man den dem jeweiligen Beladungszustand entsprechenden Bremszylinderdruck in Abhängigkeit vom Druck in den Leitungen 5a und 5b ablesen.
Ist das Fahrzeug unbeladen und wird durch das Trittplattenventil ein Druck von 5 atü eingesteuert, so wirkt im Bremszylinder beispielsweise ein Druck von 2 atü. Ist das Fahrzeug voll beladen und wird ein Druck von 3 atü eingesteuert, so wirken im Bremszylinder ebenfalls 3 atü.
Die Fahrzeugachse 1 eines nicht näher dargestellten Fahrzeuges ist nach Fig. 3 über ein Hebelsystem 2, 44 mit einem am Fahrzeugrahmen befestigten automatischen Bremskraftregler 3 verbunden. Die Steuerleitung 4 und die Versorgungsleitung 5a verbinden den Bremskraftregler mit einem Druckübersetzer 6. Der
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Druckübersetzer 6 Ist einerseits über Bremsleitung 7 mit einem Bremszylinder 8 und anderseits über Ver- sorgungsleitung 5b mit einem Bremsventil 9 (Trittplattenventil) verbunden. Das Trittplattenventil 9 steht mit einemDruckluftbehälter 10, der von einem nicht gezeichneten Kompressor Druckluft erhält, in
Verbindung.
Der Bremskraftregler 3 nach Fig. 4 besteht aus einem zweiteiligen Gehäuse 11 und 11 a, in dem ein durch den Hebel 44 zu betätigender Kurbeltrieb 13 angeordnet ist, der mittels eines Stiftes 45 über ein um den Zapfen 46 drehbares Steuerglied 12 mit einem Steuerkolben 14 in Wirkverbindung steht. Der Steu- erkolben 14 ist dichtend in einer festen Führungsbuchse 15 geführt und wird vermittels Feder 16 auf das
Steuerglied 12 gedrückt, das sich auf derEinstellschraube 47 in der gezeichneten Stellung "leer" abstützt.
Der Steuerkolben 14 ist in Längsrichtung mit einer Sackbohrung 17 versehen, die durch die Öffnungen 18 im Kolben 14 und 42 in der Gehäusewand mit der Atmosphäre in Verbindung steht, wodurch in der ge- zeichneten Stellung die Kammer 19 und die mit ihr verbundene Leitung 4 mit der Atmosphäre verbunden sind.
An seinem oberen offenen Ende trägt der Steuerkolben 14 einen Ventilsitz 20. Der Ventilkopf 21b des Schliesskörpers 21 des Doppelventils wird mittels einer Feder 22 auf seinem Ventilsitz 23 gehalten. Der.
Ventilsitz 23 ist in einem Kolben 24 angeordnet, der mittels der Feder 25 gegen den Anschlag 26 gedrückt wird und dichtend und gleitend im Gehäuse des Bremskraftreglers 3 geführt ist. Nach einem Hub a des Kolbens 14 trifft der Ventilkopf 21a des Doppelventils auf den Ventilsitz 20, womit er die Sackbohrung 17 abschliesst. Im oberen Teil des Bremskraftreglers 3 ist eine Kammer 27 angeordnet. Diese steht über Leitung 5a mit der Kammer 28 des Druckübersetzers 6 nach Fig. 5 in Verbindung.
Die Kammer 28 ist in einem im Gehäuse des Druckübersetzers 6 gleitend und dichtend angeordneten Stufenkolben 29 untergebracht, der durch Bohrungen 30a, 30b die Leitung 5a mit Leitung 5b verbindet. Mit dem Stufenkolben 29 ist eine Hülse 31 fest verbunden, die ebenfalls dichtend und gleitend im Gehäuse des Druckübersetzers 6 geführt ist, wobei der Stufenkolben 29 mit der Hülse 31 in der gezeichneten Ruhelage durch eine auf den Stufenkolben 29 wirkende Druckfeder 32 gegen einen Anschlag 33 gedrückt wird.
Die Hülse 31 hat an ihrem oberen Ende eine Dichtfläche 34, mit der sie in der Abschlussstellung auf der gleitend angeordneten Ventilsitzplatte 35 zur Anlage kommt. Die Ventilsitzplatte 35 wird mittels Feder 36 gegen den Ventilkegel 37a des Doppelventils 37 dichtend angedrückt. Der Ventilkegel 37b schliesst unter der Einwirkung der Feder 38 die Kammer 39 und die Bremszylinderleitungen 7 gegen die Atmosphäre hin ab. Druckluft kann durch Nuten 40a und 40b von der Kammer 28 in die Kammer 39 und in die Leitungen 7 fliessen und strömt gedämpft durch die Drosselöffnung 7a in eine Ringkammer 43.
Das Druckübersetzungsverhältnis ist durch das Verhältnis der Grösse der Ringfläche b zur Fläche c gegeben, das in dem gezeichneten Ausführungsbeispiel l : 3 beträgt. Eine Änderung des Druckverhältnisses wird durch das Einsteuern von Druckluft in die Kammer 41 bewirkt, was nachstehend näher erläutert wird.
Damit ändert sich das Verhältnis der gegeneinanderwirkenden Kräfte. Die nach oben wirkende Kraft auf Fläche c ist gleich der Summe aus der Kraft auf Fläche b und der Kraft auf Fläche d.
Wenn das Fahrzeug unbeladen und in Fahrt ist, befinden sich alle Teile in dem gezeichneten Zustand.
Beim Betätigen des Trittplattenventils 9 wird vom Behälter 10 Druckluft in die Leitung 5b eingespeist.
Diese Luft strömt über Bohrung 30b, Nute 40b, Kammer 28, Nute 40a und Bohrung 30a des Druckübersetzers 6 (Fig. 5) durch Leitung 5a zur Kammer 27 des automatischen Bremskraftreglers 3 (Fig. 4).
Da der Steuerkolben 14 des Bremskraftreglers 3 bei unbeladenem Fahrzeug in seiner unteren Stellung infolge von Fahrtstössen nur kurzzeitig etwas auf und ab schwingt, gelangt das Ventil 21 nicht zur Auflage auf dem Ventilsitz 20 des Steuerkolbens 14 ; der in Kammer 27 wirkende Druck kann den Kolben 24 mit dem Schliesskörper 21 des Doppelventils entgegen der Federkraft 25 nur um ein bestimmtes Mass nach unten drücken, bei dem das Ventil 21a, 20 noch nicht schliesst. Somit bleiben während dieses Bremsvorganges die Kammer 19 und die Leitung 4 und damit auch die Kammer 41 des Druckübersetzers 6 (Fig. 5) über die Bohrungen 17, 18 und 42 des Bremskraftreglers 3 entlüftet. Über die Nuten 40a und 40b strömt die in Leitung 5b eingesteuerte Druckluft in die Kammer 39 und von dort in die Bremszylinderleitung 7 und den Bremszylinder 8.
Ebenfalls baut sich der Druck rückwirkend, d. h. nachdem sich der Druck im Brems-
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durchdieDrosselöffnung7ain der Ringkammer 43"Leer"-Kurve verdeutlicht. Beim Lösen der Bremse wird über das Trittplattenventil 9 die Leitung 5b mit der Atmosphäre verbunden, wobei ein Durchgang von 5b nach 5a im Druckübersetzer 6, bestehend aus den Bohrungen 30a, 30b, denNuten40a, 40b und der Kammer 28, entlüftet wird, ebenso überLeitung 5a die Kammer 27 des
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Bremskraftreglers 3. Der nun in Kammer39 des Druckübersetzers6 (Fig. 5) wirkende Bremsdruck drückt die Ventilplatte 35 mit dem Doppelventil 37 nach oben, wodurch der Ventilkegel 37b von seinem Sitz abgehoben und damit die Bremszylinderleitung 7 entlüftet wird.
Bei vollbeladenem Fahrzeug wird der Steuerkolben 14 des Bremskraftreglers 3 (Fig. 4) durch die Hebel 2, 44, die Kurbel 13 und das Steuerglied 12 in seine obere Endstellung gedrückt, wobei er mit seinem Ventilsitz 20 am Ventilkegel 21a zur Anlage kommt. Dadurch wird der Ventilkegel 21b des Doppelventils von seinem Sitz 23 abgehoben.
Beim Betätigen des Trittplattenbremsventils 9 wird die Druckluft wie oben beschrieben in die Bremszylinderleitung 7 geleitet. Der vom Trittplattenventil eingesteuerte Druck gelangt von Kammer 27 des Bremskraftreglers 3 durch das jetzt geöffnete Ventil 21b, 23 in Kammer 19 und von dort über Leitung 4 in Kammer 41 des Druckübersetzers 6 (Fig. 5). Bei vollbeladenem Fahrzeug ist der eingesteuerte Druck in den Leitungen 5a, 5b gleich dem Bremszylinderdruck.
Diese Bremsung wird in dem Diagramm nach Fig. 2 durch die Kurve "voll beladen" verdeutlicht.
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"Leer" und "Voll beladen" drücktkraftreglers 3 eingesteuerte Druck den Kolben 24 mit demSchliesskörper21 des Doppelventils so weit nach unten, bis der Ventilkegel 21a auf dem Ventilsitz 20 des je nach Fahrzeugbeladung zwischen unterer und oberer Stellung stehenden Steuerkolbens 14 zur Anlage kommt und das Ventil 21b, 23 geöffnet wird. Das
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Druck in Kammer 19 plus der eingestellten Federkraft 25 gleich dem eingesteuerten Druck in Kammer 27 ist.
Der Schliesskörper 21 des Doppelsitzventils liegt nach erfolgter Druckabstufung mit seinen beiden Ventilkegeln 21a und 21b auf den dazugehörigen Ventilsitzen 20 und 23 und schliesst diese dichtend ab, wobei der Hub des Kolbens 24 von der Stellung des Steuerkolbens 14 abhängig ist. Der somit beladungsabhängig in Kammer 41 des Druckübersetzers 6 (Fig. 5) eingesteuerte Druck wirkt auf die Fläche d, so dass ein der Beladung angepasster Bremszylinderdruck in die Leitung 7 eingesteuert wird. In Abschlussstellung ist immer die Kraft auf Fläche c gleich der Kraft auf Fläche b plus der Kraft auf Fläche d.
Diese Bremsungen zwischen "Leer" und "Voll" sind in dem Diagramm nach Fig. 2 durch eine Kurvenschar (e) verdeutlicht, die zwischen den Linien "leer" und "voll beladen" liegt.
Beim Lösen der Bremsen werden die Leitungen 5a und 5b über das Trittplattenventil 9 entlüftet. Infolge der Entlüftung der Kammer 27 wird der Kolben 24 nach oben gedrückt, wobei sich Ventilkegel 21a von seinem Sitz 20 abhebt und damit Kammer 19 mit Leitung 4 und Kammer 41 über Sackbohrung 17 und Bohrungen 18 und 42 entlüftet wird. Die weitere Entlüftung geht in der schon beschriebenen Art und Weise vor sich.