CH625469A5

CH625469A5 -

Info

Publication number: CH625469A5
Application number: CH1115377A
Authority: CH
Inventors: Erich Reinecke; Helmut Ulrich
Original assignee: Wabco Fahrzeugbremsen Gmbh
Priority date: 1976-10-14
Filing date: 1977-09-13
Publication date: 1981-09-30
Also published as: US4145089A; ES463153A1; DE2646288B2; AT365522B; NL7710858A; ATA593877A; DE2646288A1; PL112557B1; BE859715A; IT1116338B; SU725550A3; JPS5349675A; SE435360B; YU244877A; SE7710438L; SU725550A1; YU39190B; PL201436A1; GB1588039A

Description

Die Erfindung betrifft eine lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung in einer Anhänger-Druckmittelbremsanlage, insbesondere in Zweileitungsanlagen, gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Anhänger-Bremsanlagen müssen die Forderungen der EG-Richtlinien bezüglich Druckmittelverbindungen zum Anhänger nach der Zwei- oder Mehrleitungsbauart und bezüglich einer Notbremsung beim Abriss der Vorratsleitung erfüllen.

Bei Druckmittelbremsanlagen sind die in den EG-Richtlinien festgelegten Anforderungen an die Ansprech- und Schwellzeiten zu erfüllen. Diese Forderungen wurden durch den Einbau von Relais-Ventilen erfüllt, wobei die Zeiten noch verringert werden konnten. Durch den Einbau von lastabhängigen Bremskraftreglern wurde eine vom Beladungsgewicht des Fahrzeugs abhängige Bremskraftregelung erreicht, bei der die Bremskräfte an den Achsen und die Abbremsung so aufeinander abgestimmt sind, dass der maximale Reib-schluss an allen Rädern ungefähr gleich gross ist.

Die in einer Ergänzung der EG-Richtlinie aufgenommene Vorschrift hinsichtlich der Einhaltung von Reibungskurven, welche die Abhängigkeit von Abbremsung und Haftreibwert darstellen, erfordert den Einbau von automatisch-lastab-hängigen Bremskraftreglern in Nutzfahrzeugen und Anhängern.

Durch die deutschen Offenlegungsschriften 1 655 766 und 1 934 784 sind automatisch-lastabhängige Bremskraftregler und durch die deutschen Offenlegungsschriften 2 148 572 und 2 152 996 sind Anhänger-Bremsventile bekanntgeworden. Bisher ist es bekannt, Bremskraftregler und zusätzlich mit den Reglern verbundene Relais-Ventile zu verwenden und ferner zusätzlich sogenannte Anhängerbremsventile mit einer Art Notbremseinrichtung.

Nachteilig ist bei diesen bekannten Anordnungen der relativ hohe bauliche Aufwand durch Verwendung wenigstens zweier Ventileinheiten und die zwischen diesen notwendigen Verbindungen. Dieser Aufwand erfordert erheblichen Raumbedarf, erhöht die Kosten und stellt einen gewissen Risikofaktor hinsichtlich der Sicherheit dar. Besonders nachteilig ist, dass eine relativ grosse Zeit von der Betätigung der Bremsventile bis zum Zeitpunkt der EinSteuerung des vollen Bremsdruckes (Ansprechzeit plus Schwellzeit) vergeht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Anlage der beschriebenen Art so zu verbessern, dass die angeführten Nachteile nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemässe koaxiale Anordnung des Notbremskolbens zum Bremsdruck-Regelkolben in einem gemeinsamen Gehäuse ergibt eine Ventileinheit, welche sowohl die Funktoin eines Bremskraftreglers als auch die Funktion einer Notbremseinrichtung erfüllt. Die Totzeit zwischen dem Zeitpunkt der Betätigung des Bremsventils bis zum Zeitpunkt der Einsteuerung des vollen Bremsdruckes, in die Bremszylinder, d.h. die Summe aus Ansprech- und Schwellzeit, ist erheblich verkürzt. Vorteilhaft ist der hinsichtlich der bekannten Anlagen wesentlich geringere bauliche Aufwand, da insgesamt weniger bewegliche Teile benötigt werden. Ein wesentlicher Teil der sonst üblichen Leitungswege kommt in Fortfall.

Die Zahl von möglichen Fehlerquellen wird hierdurch verringert, die Anlage wird somit sicherer. Der Aufwand für die Herstellung und die Montage und die damit verbundenen Kosten können erheblich gesenkt werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der

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Erfindung sind in den weiteren abhängigen Ansprüchen umschrieben.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen lastabhängigen Bremskraft-Regeleinrichtung,

Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Bremskraft-Regeleinrichtung im Bereich des Vorsteuerventils und der lastabhängigen Regelmechanik,

Fig. 3,4 und 5 schematisch den Zusammenhang zwischen Druck und Zeit beim Regelvorgang, wobei in der Fig. 3 die Verhältnisse bei Verwendung nur eines Bremsdruckregelventils, in der Fig. 4 die Verhältnisse bei Verwendung eines Bremsdruckregelventils und zusätzlich eines Relaisventils und in Fig. 5 die Verhältnisse bei Verwendung des erfindungsgemässen Ventils gezeigt sind.

Im oberen Teil des Gehäuses ist ein aus einem Kolben 2 und aus einer Membran 3 bestehender hohler Bremsdruck-Regelkolben 2, 3 angeordnet, der im Innenraum des Kolbens einen unter Spannung einer Feder 4 stehenden Ventilkörper 5 aufweist, welcher mit einem an der Innenwand des Kolbens 2 angeordneten Ventilsitz 6 ein Einlassventil 5, 6 und mit der als Ventilsitz 7 ausgebildeten oberen Stirnfläche eines unter dem Doppelventilkörper 5 angeordneten Stössels 8 ein Auslassventil 5, 7 bildet. Mit dem Kolben 2 ist eine Anzahl radialer Rippen 9 verbunden, deren der Membran 3 zugewandten Stirnflächen 9a Teile eines Kegelmantels bilden.

Im Gehäuse 1 ist eine Anzahl radialer feststehender Rippen 10 vorgesehen, in deren Zwischenräume die Rippen 9 berührangslos eingreifen und deren der Membran 3 zugewandte Stirnflächen 10a Teile eines entgegengesetzten Kegelmantels bilden.

In der in der Abbildung dargestellten Stellung liegt die Membran an diesen Stirnflächen 10a an.

Die Membran 3 ist mit ihrem Aussenrand im Gehäuse und mit ihrem Innenrand am Kolben 2 befestigt. Auf diese Weise wird der Bremsdruck-Regelkolben 2, 3 gebildet, der eine obere unveränderliche Wirkfläche 11 aufweist, die Teil einer über dem Kolben 2 befindlichen Steuerkammer 12 ist, welche mit einem Druckluftanschluss 13 in Verbindung steht, der eine Verbindung zum Motorwagen-Bremsventil bzw. zum Anhänger-Bremsventil herstellt. Der Bremsdruck-Regelkol-ben 2, 3 weist ferner eine untere Wirkfläche 14 auf, die mit der Bewegung des Kolbens 2 veränderlich ist und Teil einer unter der Membran 3 gelegenen Kammer 15 ist, welche mit einem Anschluss 16 in Verbindung steht, der zu den Bremszylindern führt und der ferner über das geöffnete Einlassventil 5, 6 und eine Vorratskammer 17a mit einem zu einem Druckluftbehälter führenden Druckluftanschluss 17 in Verbindung steht.

Im oberen Teil des Gehäuses 1 ist ein aus einem Ventilkörper 18 und einer damit in Wirkverbindung stehenden Membran 19 bestehendes Druckvorsteuerventil 18, 19 derart angeordnet, dass bei geöffnetem Einlass zwischen Ventilkörper 18 und einem gehäusefesten Ventilsitz 20, über eine Kammer 21 und über einen Kanal 22 eine Druckverbindung zwischen dem über der Membran 3 befindlichen Raum 23 und der Kammer 12 besteht. Eine zwischen dem Boden des Gehäuses 1 und der Membran 19 angeordnete Feder 24 ist zur Einstellung des Vorsteuerdruckes mittels Schraube 25 verstellbar.

In einer zentralen Bohrung 26 des Gehäuses wird der teilweise hohle Stössel 8 geführt, dessen obere Stirnfläche — wie bereits erwähnt — den Auslassventilsitz 7 bildet und dessen Hohlraum 27 durch eine Entlüftung 28 entlüftet wird. Der Stössel 8 steht mit einer Kurvenscheibe oder einem Nokken 29, deren bzw. dessen Stellung vom Fahrzeuggewicht bzw. von der Achsbelastung abhängig ist, in Wirkverbindung. 5 Die mit der Kurvenscheibe 29 verbundene Welle 30 bzw. die Nockenwelle steht über einen Hebel 31 unter Zwischenschaltung eines Gestänges und evtl. eines Federungskörpers mit der Fahrzeugachse in Verbindung.

Die Funktion der Bremskraft-Regeleinrichtung ist wie io folgt:

Ein vom Motorwagen-Bremsventil bzw. vom Anhänger-Bremsventil kommender Bremsdruck gelangt über Anschluss 13 in die Steuerkammer 12, strömt über die Bohrung 22 am geöffneten Ventil 18, 20 vorbei, über Kanal 22a auf die 15 Oberseite der Membran 3. Mit dieser Druckvorsteuerung auf die Oberseite der Membran 3 wird eine Aufhebung oder Ver-grösserung der Druckuntersetzung bei geringen Bremsdrücken erzielt, wodurch die nachfolgenden Ventile und Zylinder entsprechend der Beladung belüftet werden. Bei Erreichen einer 20 bestimmten, mittels Schraube 25 einstellbaren Druckhöhe in Kammer 21 wölbt sich die Membran 19 gegen die Kraft der Feder 24 durch und der mitfolgende Ventilkörper 18 schliesst Ventil 18, 20.

Gleichzeitig wirkt der Bremsdruck in Steuerkammer 12 25 auf die Oberseite 11 des Kolbens 2, 3 und drückt diesen hinunter. Der Doppelventilkörper 5 folgt dieser Bewegung unter dem Einfluss der Feder 4, setzt sich auf die als Ventilsitz 7 ausgebildete Stirnfläche des Stössels 8 und verschliesst somit das Auslassventil 5, 7 und öffnet bei weiterem Hinabgehen 30 des Kolbens 2 das Einlassventil 5, 6. Druckluft strömt nun aus dem Vorratsbehälter über Anschluss 17 in die Kammer 17a, durch das geöffnete Ventil 5, 6 und über den Anschluss 16 in die Bremszylinder sowie in die Kammer 15 unterhalb der Membran 3.

35 Während der Abwärtsbewegung des Kolbens löst sich die Membran 3 von den im Gehäuse 1 angebrachten Rippen 10 und legt sich in zunehmendem Masse an die Rippen 9 des Kolbens 2 an. Die wirksame Membranfläche wird so laufend vergrössert, bis die Kraft auf die Kolbenunterseite gegenüber 40 der Kraft auf die Kolbenoberseite überwiegt. Dadurch wird der Kolben 2 wieder angehoben und das Ventil 5, 6 geschlossen. Eine Bremsabschlussstellung ist erreicht. Der jetzt in den Bremszylindern herrschende Druck entspricht nun dem in Abhängigkeit vom Beladungsgewicht geregelten Druck. Nur in 45 der Vollaststellung 1 : 1 bleibt der Einlass 5, 6 geöffnet. Der dann bei vollbeladenem Fahrzeug in den Bremszylindern messbare Druck entspricht dem vom Motorwagen-Brems-ventil bzw. vom Anhänger-Bremsventil in den Bremskraftregler eingesteuerten Druck; bei Teilbeladung und im Leer-50 zustand des Fahrzeugs hat dieser Druck dagegen eine mehr oder weniger starke Untersetzung erfahren.

Nach Abau des Bremsdruckes schiebt das in den Bremszylindern befindliche Druckmittel den Kolben 2 in seine obere Endlage und entweicht durch das sich öffnende Auslassven-55 til 5, 7 durch die Bohrung 27 des Stössels 8 und durch die Entlüftung 28 ins Freie.

Das Gehäuse 1 weist im oberen Bereich einen Gehäuseabschnitt 40 auf, der durch eine Wand 48 vom unteren Gehäuseabschnitt getrennt ist. Im oberen Gehäuseabschnitt be-60 findet sich ein Notbremskolben 41, der einen in einer in der Wand 48 vorgesehenen Bohrung 40a druckdicht geführten Stössel 42 aufweist, der mit der Fläche 11 des Kolbens 2 in Wirkverbindung steht. Eine unterhalb des Kolbens 41 angeordnete Kammer 43 ist über einen Gehäuseanschluss 44 mit 65 dem Vorratsdruck aus der Anhänger-Vorratsleitung beaufschlagt. Eine zweite Kammer 45 oberhalb des Kolbens 41 steht über eine Gehäusebohrung (nicht dargestellt) mit der Kammer 17a und über deren Anschluss 17 mit dem Vorrats-

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druckbehäiter des Anhängers in Verbindung. Ein Rückschlagventil in Form eines Lippenringes 46 ermöglicht ein Überströmen von Druckmittel aus Kammer 43 in Kammer 45, sperrt jedoch ein Zurückströmen des Druckmittels ab. Eine in der Kammer 43 unterhalb des Kolbens 41 angeordnete sich auf dem Boden der Gehäusewand 48 abstützende Feder 47 hält den Kolben 41 im Normalzustand in seiner oberen Lage.

Die Funktion der Notbremseinrichtung ist wie folgt:

Der über die Anhänger-Vorratsleitung vom Motorwagen kommende Vorratsdruck gelangt über den Anschluss 44 und den Lippenring 46 in die Kammer 45 und weiter durch eine nicht gezeigte Gehäusebohrung über den Anschluss 17 zum Vorratsdruckbehälter des Anhängers. Der Bremsdruck-Regelkolben 2, 3 befindet sich dabei in seiner Normalstellung (Fahrtstellung), in der die Anhänger-Bremszylinder über die Anschlüsse 16, das geöffnete Auslassventil 5, 7 und das Entlüftungsventil 28 entlüftet sind.

Wird beim Abkuppeln des Anhängers oder durch Abreis-sen oder Bruch der Vorratsleitung der Anschluss 44 entlüftet, so wird der Notbremskolben 41 auf seiner Unterseite druckentlastet. Der in der Kammer 45 auf die Oberseite des Notbremskolbens wirkende Vorratsbehälterdruck schiebt den Notbremskolben 41 gegen die Kraft der Feder 47 nach unten, wobei der am Kolben angeformte Stössel 42 auf den Kolben 2 trifft und diesen ebenfalls nach unten bewegt, wodurch sich das Auslassventil 5, 7 schliesst und sich das Einlassventil 5, 6 bei weiterer Herabbewegung des Kolbens 2 öffnet. Durch das Öffnen des Einlassventils gelangt Druck aus dem Vorratsdruckbehälter des Anhängers über den Anschluss 17 in die Kammer 15 und von dort über den Anschluss 16 zu den Bremszylindern des Anhängers, wodurch der Anhänger abgebremst wird.

Diese Notbremsung funktioniert selbstverständlich auch im gebremsten Fahrzustand, da die durch den eingesteuerten Bremsdruck, der auch auf die untere Fläche des Stössels 42 des Notbremskolbens 41 wirkt, erzeugte Gegenkraft vernachlässigbar ist, weil diese Fläche nur einen Bruchteil der Fläche des Notbremskolbens 41 ausmacht, die vom Vorratsdruck beaufschlagt ist.

Es soll nun Bezug genommen werden auf die Figuren 3, 4 und 5. Die Figuren 3 bis 5 zeigen schematisch den Druck-5 verlauf in Abhängigkeit von der Zeit beim Regelvorgang vom Betätigungsbeginn des Bremsventils bis zum Erreichen des vollen Bremsdruckes.

Der zeitliche Druckverlauf gemäss Fig. 3 ist charakteristisch bei Einrichtungen, die nur ein übliches Bremsdruck-io regelventil verwenden. Der Druckverlauf nach Fig. 4 ergibt sich bei Verwendung eines üblichen Bremsdruckregelventils und zusätzlich eines Relaisventils und der Druckverlauf nach Fig. 5 bei Verwendung des erfindungsgemässen Ventils.

Zum besseren Vergleich sind die 3 Kurven der Figuren 3 15 bis 5 untereinander gezeichnet. Man erkennt deutlich, dass sich die Gesamtzeit vom Beginn der Betätigung der Bremsventile bis zur Erreichung des vollen Bremsdruckes von Fig. 3 bis Fig. 5 verringert.

Bei Verwendung nur eines Bremsdruckregelventils er-20 gibt sich zwar eine relativ kurze Ansprechzeit tal des Brems-druckregelventils, jedoch eine relativ lange Schwellzeit tsi bis zum Aufbau des vollen Bremsdruckes (siehe Fig. 3). Bei zusätzlicher Verwendung eines Relaisventils erhält man zwar durch die zusätzliche Ansprechzeit ta2 des Relaisventils 25 eine grössere Gesamtansprechzeit, nämlich t^ + t^ > t^, jedoch eine kleinere Schwellzeit ts2 < tsl, derart, dass die Gesamtzeit bis zur Erreichung des vollen Bremsdruckes kleiner wird. Es gilt tal tsl ^ t-al ^a2 ^52*

Bei Verwendung des erfindungsgemässen Ventils ergibt 30 sich eine Ansprechzeit tl3, die praktisch gleich der Ansprechzeit eines üblichen Bremskraftreglers ist, weil das erfindungs-gemässe Ventil auch nur ein einziges Doppelventil aufweist, d.h. es gilt angenähert ta3 = tal. Die Schwellzeit ts3 bei Verwendung des erfindungsgemässen Ventils entspricht der 35 Schwellzeit ts2 eines üblichen Relaisventils, d.h. es gilt angenähert ts3 = ts2. Zusammenfassend gilt also, unter Berücksichtigung der obigen Beziehungen:

^a3 ^s3 tal ~1" ts2 tal H" ta2 "1" ts2 <1 ^ 4" tsl.

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2 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung in einer druckluftbetätigbaren Anhängefahrzeug-Bremsanlage, mit einem Bremsdruck-Regelglied (2, 3), das aus einem Kolben (2) und einer Membran (3) mit veränderlicher Wirkfläche (14) besteht, wobei die Unterseite der Membran in einer Auslasskammer (15) vom den Radbremsen zugeführten Auslassdruck und die Stirnfläche (11) des Kolbens (2) entgegen dem Ausiasskammerdruck von dem von einem Bremsventil ausgesteuerten Bremsdruck beaufschlagt ist, einem im Bremsdruck-Regelglied (2, 3) angeordneten Doppelventil (5, 6, 7) mit einem Ventilkörper (5), der in der Ruhestellung auf einem am Kolben (2) vorgesehenen Einlassventilsitz (6) aufliegt und die Druckzufuhr zur Auslasskammer (15) sperrt, und einem mit einem axialen Entlüftungskanal (27) versehenen, in Abhängigkeit von der Fahrzeugbeladung axial verstellbaren Stellglied (8), mit dem der Ventilkörper (5) unter gleichzeitigem Absperren des Entlüftungskanals (27) von seinem Sitz (6) abhebbar ist, einem Vorsteuerventil (18, 19), mit dem die Oberseite der Membran (3) bis zu einem vorbestimmten Druck mit dem vom Bremsventil ausgesteuerten Druck be-aufschiagbar ist, einer im Kolben (2) ausgebildeten, mit dem Vorratsbehälter der Druckluftbremsanlage des Anhängers verbundenen Druckkammer (17a), die über den Einlassventilsitz (6) mit der Auslasskammer (15) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass koaxial zum Kolben (2) ein Notbremskolben (41, 42) angeordnet ist, der eine erste mit der Anhänger-Vorratsleitung über einen Anschluss (44) verbundene Kammer (43) von einer zweiten Kammer (45) trennt, die über eine Gehäusebohrung mit der Druckkammer (17a) und über deren Anschluss (17) mit dem Vorratsbehälter verbunden ist, wobei der Notbremskolben (41, 42) entgegen dem Druck in der ersten Kammer (43) vom Druck in der zweiten Kammer (45) in Richtung zum Kolben (2) hin beaufschlagt ist, dass zwischen der ersten Kammer (43) und der zweiten Kammer (45) ein in Richtung zur zweiten Kammer (45) öffnendes Rückschlagventil (46) vorgesehen ist, und dass bei sich verringerndem oder fehlendem Druck in der ersten Kammer (43) der Kolben (2) durch den Notbremskolben (41, 42) in Richtung Öffnen des Einlassventils (5, 6) bewegbar ist.

2. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Notbremskolben (41, 42) vom Vorratsdruck desselben Vorratsdruckbehälters beaufschlagt ist wie der Kolben (2).

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PATENTANSPRÜCHE

3. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Notbremskolben (41, 42) entgegen seiner Notbremswirkrichtung vorgespannt ist.

4. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung der Vorspannung eine Feder (47) vorgesehen ist.

5. Bremskraft-Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Notbremskolben (41,42) den Kolben (2) über einen druckdicht geführten Notbremsstössel (42) betätigt.

6. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Notbremsstössel (42) aus einem Stück mit dem Notbremskolben (41) besteht.

7. Bremskraft-Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Notbremsstössel (42) in einer Bohrung (40a) einer Gehäusewand (48) geführt ist, die den den Notbremskolben (41) beaufschlagenden Vorratsdruck des Anhängers von dem den Kolben (2) beaufschlagenden Bremsdruck trennt.

8. Bremskraft-Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlassventil (5, 6) stets vom Vorratsdruck des Anhängers beaufschlagt ist.