DE1113645B - Bremsventil fuer Druckluftbremsanlagen in Kraftfahrzeugen mit mehreren Bremskreisen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Bremsventil für Druckluftbremsanlagen in Kraftfahrzeugen mit mehreren voneinander unabhängigen, direkt wirkenden Bremskreisen, deren jedem ein Einlaß- und ein Auslaßventil sowie ein unter Zwischenschaltung einstellbarer Federn gelagerter Steuerkolben zugeordnet ist, wobei sämtliche Federn auf einem mit dem Bremsgestänge verbundenen Schwenkhebel abgestützt sind.

In Druckluftbremsanlagen dieser Art besteht oft die Forderung, einen Bremskreis gegenüber einem oder mehreren anderen Kreisen voreilen zu lassen.

Bei einer bekannten Anlage mit zwei getrennten, direkt wirkenden Bremskreisen wird die gewünschte Voreilung eines Bremskreises gegenüber dem anderen durch verschieden stark gespannte Federn erzielt, wodurch eine Gleichgewichtsstörung des Schwenkhebels bei dessen Betätigung durch das Bremsgestänge hervorgerufen wird. Bei dieser bekannten Ausgestaltung des Bremsventils bleibt jedoch diese Unausgeglichenheit während der Dauer der Bremseinwirkung erhalten. Die beiden Bremskreise wirken dabei wohl zeitlich gegeneinander versetzt, doch ist darüber hinaus die Bremsintensität während der gesamten Bremsbetätigung unterschiedlich, wodurch die Betriebssicherheit der Bremsanlage entsprechend vermindert wird.

Durch die Erfindung soll dieser Nachteil beseitigt werden, und es soll ein Bremsventil geschaffen werden, bei dem die Voreilung eines Bremskreises gegenüber einem oder mehreren anderen Kreisen zwar zu Beginn der Bremsbetätigung voll wirksam ist, jedoch mit zunehmender Bremsdauer und -stärke nach und nach kompensiert bzw. ganz aufgehoben wird, wobei die Voreilung den gewünschten Betriebsbedingungen entsprechend einstellbar sein soll.

Dies wird durch die Erfindung bei einem Bremsventil der anfangs gekennzeichneten Bauart dadurch erreicht, daß dem Schwenkhebel ein elastisches Element zugeordnet ist, das der durch das Bremsgestänge übertragenen Betätigungskraft entgegenwirkt, und daß ein weiteres elastisches Element vorgesehen ist, welches unter mit zunehmendem Weg des Schwenkhebels abnehmender Spannung in einer eine Voreilung mindestens eines Bremskreises gegenüber den anderen bewirkenden Weise an dem Schwenkhebel angreift.

Das der Betätigungskraft entgegenwirkende elastische Element besteht vorzugsweise aus mindestens einer einerseits im Ventilgehäuse und andererseits am Schwenkhebel im Bereich seiner Schwenkachse gelagerten Feder.

Auch das die Voreilung bewirkende Element ist Bremsventil für Druckluftbremsanlagen

in Kraftfahrzeugen
mit mehreren Bremskreisen

Anmelder:

Fabbrica Italiana Magneti Marelli.
Mailand (Italien)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Leithäuser, Patentanwalt,
Essen, Bertoldstr. 9

Beanspruchte Priorität:
Italien vom 28. November 1955 und 11. Februar 1956

vorteilhafterweise eine Feder, die an einem verlängerten Arm des Schwenkhebels angreift und auf diesen ein Drehmoment ausübt. Diese Feder kann zweckmäßigerweise mittels einer Stellschraube, auf der sich ihr zweites Ende abstützt, in ihrer Federcharakteristik verändert werden, und es kann ferner am Gehäuse ein einstellbarer Anschlag zur Begrenzung der unter der Einwirkung der Feder erfolgenden Schwenkbewegung des Schwenkhebels vorgesehen sein. Durch die neuartige Ausbildung des Bremsventils wird eine auf diesem technischen Sachgebiet bestehende empfindliche Lücke in einer auch in wirtschaftlicher Hinsicht besonders vorteilhaften Weise geschlossen, wobei der Erfindung wegen der in einfachster Weise erzielbaren Einstellbarkeit der Bremsdruckverläufe der einzelnen Bremskreise besondere Bedeutung beizumessen ist.

Ein weiterer durch die Erfindung geschaffener Vorteil liegt in der einfachen Einstellbarkeit der auf das Bremsgestänge auszuübenden Betätigungskraft.

Im Gegensatz zu bekannten Bremseinrichtungen, bei denen diese Einstellbarkeit durch Verändern der Vorspannung der die Ventilkolben abstützenden Federn erreicht wird, ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung die Betätigungskraft unabhängig von den Organen der einzelnen Bremskreise einstellbar.

Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispiels, das ein Bremsventil für eine Zweikreis-

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druckluftbremsanlage betrifft, unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Schema der Bremsanlage;

Fig. 2 zeigt das Bremsventil im Querschnitt;

Fig. 3 ist ein Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, und

Fig. 5 bis 7 zeigen Betriebsdiagramme der Bremsanlage.

Die in Fig. 1 dargestellte Druckluftbremsanlage weist zwei Bremskreise auf, welche durch das Bremsventil D gesteuert werden, und zwar wird durch den Teil C₁ des Bremsventils die Druckzuleitung aus einem Speicher S₁ über eine SteuerleitungT₁ zum Hilfsbremsventil FR des Anhängers (Anhängersteuerventil) gesteuert und durch den TeUC₂ des Bremsventils ein zweiter Druckluftspeicher S₂ über die Leitung Γ., mit sämtlichen Bremszylindern F_M' und und F_M" der Zugmaschine in Verbindung gesetzt. Eine direkt vom Speicher S₁ abzweigende Leitung FA liefert dauernd Druckluft zum Anhängerspeicher über das Anhängersteuerventil.

Die Anlage weist ferner einen zusätzlichen dritten DruckluftspeicherS₃ auf, der zur Versorgung von Zusatzeinrichtungen, wie Hupe, Scheibenwischer u. dgl., mit Druckluft dient und der auch über einen mittels eines Hebels L₅ umsteuerbaren Hahn die Reservebremszylinder F₅ der Zugmaschine und F₅' des Anhängers mit Druckluft beaufschlagen kann.

Ein Verdichter E dient zur Erzeugung der Druckluft, welche durch die Leitung T bei A in eine nicht zur Erfindung gehörende Druckluftreinigungsvorrichtung mit Druckregler R-C eingeleitet wird.

Das Bremsventil D, welches in Fig. 1 nur schematisch dargestellt ist und dessen konstruktiver Aufbau aus den Fig. 2 bis 4 besser hervorgeht, besteht, wie bereits erwähnt, aus den beiden Bremsteilen C₁ und C₂ sowie einem dritten Teil C₃ zur Belieferung der Zusatzeinrichtungen.

Jeder der Teile C₁ bis C₃ weist ein Absperrventil T₁ bzw. r₂ bzw. r₃ zum wahlweisen Außerbetriebsetzen des entsprechenden Kreises (beispielsweise im Fall von Störungen) und ein Rückschlagventil Vr₁ bzw. Vk₁ bzw. Fr₃ auf. Zu den Teilen C₁ und C₂ gehören ferner je ein Einlaßventil Fi₁ bzw. Vi₂, ein Auslaßventil Fs₁ bzw. Fi₂ und ein Zylinder 5 bzw. 6 mit zügehörigen Kolben 7 bzw. 8, die entgegen der Wirkung von Federn 34 bzw. 35 in den Zylindern verschiebbar sind.

Die Betätigung des Bremsventils D erfolgt vom Bremsfußhebel aus über das Bremsgestänge 1, 2, 5', dessen Hebel 2 um den im Gehäuse fest angeordneten Zapfen 3 drehbar ist und an dessen letzten Hebel 5' am Ende um die Schwenkachse 9 ein Schwenkhebel 4' angelenkt ist, der mittels Federn M₁ bzw. M₂ auf die Steuerkolben 7 bzw. 8 in den Zylindern 5 bzw. 6 einwirkt. Die Federn M₁' und M₂' stützen sich einerseits mittels ihrer Federteller mit Führungsbolzen 25 bzw. 27 gegen die Böden 20' bzw. 21' der Steuerkolben ab und sind andererseits mittels der Teller mit Führungsbolzen 24 bzw. 26 in Lagerpfannen 22' bzw. 23' am Schwenkhebel 4' gelagert. Im Bereich der Schwenkachse 9 des Schwenkhebels 4' ist ferner ein Ende einer Feder M₁ gelagert, deren anderes Ende gegen das Ventilgehäuse 15 wirkt. Diese Feder M₁ wirkt der durch das Bremsgestänge übertragenen Betätigungskraft entgegen.

Der Schwenkhebel 4' ist an einer Seite mit einem Verlängerungsarm 12 versehen, an dem eine Feder m angreift, die sich an ihrem anderen Ende auf einer im Gehäuse. 15 befindlichen Stellschraube 13 abstützt. Mittels der Stellschraube 13 kann die Federcharakteristik der Feder m eingeregelt werden. In der Ruhestellung des Bremsventils (s. Fig. 2) bewirkt die Feder M₁, daß außer dem Ende 5" des Hebels 5' des Gestänges auch das dem Verlängerungsarm 12 des

ίο Schwenkhebels 4' entgegengesetzte Ende desselben (unter der Lagerpfanne 23' der Feder M₂') auf innen im Gehäuse 15 vorgesehenen Anschlägen aufliegt.

Im Gehäuse ist ferner ein mittels einer Schraube 13' verstellbarer Anschlag 13 α (s. insbesondere Fig. 3 und 4) vorgesehen, gegen den ein Fortsatz 12 a des Verlängerungsarmes 12 des Schwenkhebels 4' stößt, wenn dieser unter der Wirkung der Feder m verschwenkt wird. Die Ausbildung dieses in den nachgereichten Fig. 3 und 4 dargestellten Anschlages ist nicht Gegenstand der Erfindung.

Wie aus der ebenfalls nachgereichten Fig. 2 hervorgeht, ist die Feder m in der praktischen Ausführung des Bremsventils durch eine entsprechend große Ausnehmung des Hebels 5' hindurchgeführt, um auf den Verlängerungsarm 12 einzuwirken.

Schließlich ist es bemerkenswert, daß die Auslaßventile Fi₁ und Fj₂ derart hängend im Ventilgehäuse angeordnet sind, daß gegebenenfalls sich in den entsprechenden Ventilkammern ansammelndes Kondenswasser nach unten aus dem Gehäuse austreten kann.

Die Wirkungsweise des beschriebenen Bremsventils ist folgende: In einer Zweikreis-Druckluftbremsanlage mit einem Bremskreis für die Zugmaschine und einem Bremskreis für den Anhänger ist es erwünscht, daß der Bremskreis des Anhängers gegenüber dem Bremskreis der Zugmaschine voreilt. Durch die besondere Ausbildung wird nicht nur diese Bedingung' eingehalten, sondern es wird ferner ermöglicht, auf einfachste Weise diese Voreilung den Betriebsbedingungen entsprechend einzustellen, so daß beispielsweise der Ausgleich der beiden Bremsdrücke beim höchsten Bremsdruck oder aber bei jedem beliebigen darunterliegenden Druck erfolgen kann.

Die Einregelung der auf das Bremsgestänge auszuübenden Betätigungskraft kann durch Austausch der Feder M₁ erfolgen, welche Feder der durch das Bremsgestänge übertragenen Betätigungskraft entgegenwirkt. Je stärker die Vorspannung der Feder M₁ ist, um so größer ist die auzuübende Betätigungskraft. Zur Einregelung des durch das Bremsgestänge auszuführenden Bewegungshubes kann man hingegen die zwischen dem Schwenkhebel 4' und den Steuerkolben 7 und 8 der beiden Kreise angeordneten Federn M₁' und M₂' auswechseln, wobei stark vorgespannte Federn einen kleinen Bewegungshub des Bremsgestänges und weniger vorgespannte Federn einen großen Bewegungshub ergeben.

In der Ruhestellung befinden sich die Hebel, Kolben und Ventile des Bremsventils in der in Fig. 2 gezeigten Lage. Das Ende 5" des Hebels 5' und das Ende des Schwenkhebels 4', an dem die Lagerpfanne 23' vorgesehen ist, liegen an Anschlägen im Gehäuse 15 an und werden durch die Feder M₁ in dieser Lage gehalten.

Sobald auf das Bremsgestänge 1, 2, 5' durch das Bremspedal eine gewisse Betätigungskraft ausgeübt wird, wird der Schwenkhebel 4' angehoben. Die auf

den Verlängerungsarm 12 des Schwenkhebels 4' einwirkende Feder m kann nun ihre Kraft entfalten und übt auf den Schwenkhebel ein Drehmoment in dem Sinn aus, daß er mit seinem die Lagerpfanne 23' tragenden Ende am Gehäuse 15 abgestützt bleibt und sich zunächst um diesen Abstützpunkt dreht. Dies hat zur Folge, daß das andere Ende des Schwenkhebels 4' mit dem Verlängerungsarm 12 und der Lagerpfanne 22' der Feder M₁ angehoben wird, während die Lagerpfanne 23' der Feder M₂' ihre Lage nicht verändert. Die Feder M₁' wird somit zusammengedrückt und betätigt nach einem bestimmten, durch ihre Vorspannung gegebenen Bewegungshub der Lagerpfanne 22' den Steuerkolben 7, der schließlich das Auslaßventil Vs₁ schließt und das Einlaßventil Vi₁ öffnet.

Mit zunehmender Verschiebung der Lagerpfanne 22' und folglich zunehmender Kraft der Feder M₁' auf den Kolben 7 wird das Einlaßventil Vi₁ immer mehr geöffnet, so daß der erste durch den Teil C₁ gesteuerte Bremskreis mit zunehmendem Bremsdruck wirksam wird. Da das andere Ende des Schwenkhebels 4' mit der Lagerpfanne 23' der Feder M₂' bisher nicht angehoben wurde — die Feder« hält dieses Ende des Schwenkhebels noch gegen das Ventilgehäuse 15 gedrückt — und der Steuerkolben 8 daher nicht verschoben wurde, ist der zweite Bremskreis noch unwirksam. Dieser Zustand der Voreilung des ersten Bremskreises gegenüber dem zweiten Bremskreis hält so lange an, bis die durch das Bremsgestänge auf die Schwenkachse 9 des Schwenkhebels 4' übertragene Betätigungskraft imstande ist, das am Gehäuse 15 anliegende Ende des Schwenkhebels 4' abzuheben, so daß der gesamte Schwenkhebel in Schräglage angehoben wird und über die Feder M₂' auch den Steuerkolben 8 des zweiten Kreises verschiebt.

Das Diagramm der Fig. 5 zeigt diese Voreilung des einen Bremskreises gegenüber dem anderen. Das Diagramm veranschaulicht in Abhängigkeit vom Bewegungshub c der Steuerkolben 7 bzw. 8 die Bremsdrücke ρ in den beiden Kreisen, und zwar gibt die Kurve R' den Bremsdruck im ersten Kreis (Anhängerkreis) und die Kurve M' den Bremsdruck im Bremskreis der Zugmaschine an. Der Wert cmx stellt den größeren Bewegungshub der beiden Steuerkolben und der Wert pmx den größten Bremsdruck bei ganz nach oben verschobenen Steuerkolben dar.

Es ist ersichtlich, daß zunächst der Bremsdruck im Anhängerkreis (Kurve R') linear mit der Ver-Schiebung des Kolbens 7 ansteigt, bis er nach dem Zurücklegen eines Weges c_r des Steuerkolbens 7 (entsprechend einem ganz bestimmten Wert der durch das Bremsgestänge übertragenen Betätigungskraft) den Wertp_r annimmt. Nun beginnt sich auch der Kolben 8 des Bremskreises der Zugmaschine zu verschieben, und auch der Bremsdruck in diesem Kreis nimmt linear, und zwar rascher zu (s. Kurve M'), als der Bremsdruck im Anhängerbremskreis weiter zunimmt, bis nach dem Zurücklegen der maximalen Hübe beider Kolben 7 und 8 in beiden Kreisen der Höchstbremsdruck pmx herrscht.

Der Umstand, daß sich die Hub-Druck-Kurven R' und M' der beiden Bremskreise gerade beim Erreichen des größten Hubes cmx schneiden, hängt sowohl von entsprechender Wahl der Federcharakteristik der Feder m und der Einstellung der Stellglieder 13 und 13' als auch von der Wahl der Charakteristiken der Federn M₁ und M₂' und der Länge des Armes 12 des Schwenkhebels 4' ab.

Die Einstellung der Feder m zwecks Veränderung ihrer Vorspannung und folglich zur Einregelung der Voreilung erfolgt, wie erwähnt, mit Hilfe der Stellschraube 13 auf einfachste Weise.

Es läßt sich aber auch erreichen, daß sich die beiden Hub-Druck-Kurven bereits vor Erreichen des größten Hubes cmx schneiden, was an Hand der Diagramme der Fig. 6 und 7 erläutert wird.

Stellt man nämlich mittels der Stellschraube 13' den Anschlag 13 α im Gehäuse 15 so ein, daß durch ihn die unter der Einwirkung der Feder m erfolgende Schwenkbewegung des verlängerten Schwenkhebelarmes 12 begrenzt wird, dann kann man erreichen, daß nach einem bestimmten Anfangshub, der kleiner ist als der größte Hub, durch die in der Schwenkachse 9 angreifende Betätigungskraft auf den Schwenkhebel 4' ein um den Anschlag 13 α gerichtetes Drehmoment wirkt. Auf diese Weise wird der Schwenkhebel nach diesem Anfangshub im weiteren Hubbereich so geschwenkt, daß sich die Lagerpfanne 23' der Feder M₂' des Teiles C₂ praktisch gleichmäßig weiter nach oben verschiebt, während die Lagerpfanne 22' der Feder M₁ des Teiles C₁ praktisch nicht weiter gehoben wird. Dies hat zur Folge, daß der Bremsdruck im ersten Bremskreis (Kurve R') nicht mehr wesentlich steigt (Knick dieser Kurve R' im Punkt χ des Diagramms der Fig. 6), während der Bremsdruck im zweiten Bremskreis (Kurve M') bis zu seinem Höchstwert weiter ansteigt.

Dieser Betriebsfall ist beispielsweise dann vorteilhaft, wenn man den Anhänger vor der Zugmaschine und sodann die Zugmaschine stärker als den Anhänger abbremsen will.

In einem anderen Fall kann man durch entsprechende Bemessung bzw. Einstellung der auf die Bremsdruckcharakteristiken Einfluß habenden Organe erreichen, daß die beiden sich vor dem Erreichen des größten Hubes schneidenden Hub-Druck-Kurven R', M' (s. Fig. 7) von ihrem Schnittpunkt Y' an gleichen Verlauf aufweisen. Im dargestellten Beispielsfall nehmen die beiden Kurven dabei die gleiche, und zwar eine mittlere Neigung zwischen den ursprünglichen Neigungen an. Es ist aber auch ohne weiteres möglich, daß vom besagten Schnittpunkt an eine Kurve die Neigung der anderen amiimmt.

Die Erfindung ist nicht auf eine Zweikreisanlage beschränkt und läßt sich ohne weiteres auf Mehrkreisanlagen, beispielsweise Dreikreisanlagen, ausdehnen.

An Stelle des der Einfachheit halber dargestellten mechanischen Betätigungsgestänges läßt sich auch ein hydraulisches Gestänge verwirklichen.

Der hauptsächliche Vorteil des erfindungsgemäß gestalteten Bremsventils besteht darin, daß man auf einfachste Weise die Voreilung eines Bremskreises gegenüber einem oder mehreren anderen Kreisen den verschiedensten Betriebsbedingungen anpassen kann, so daß ein und dieselbe Ausführung des Bremsventils für verschiedene Anwendungsfälle dienen kann.

Claims (9)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Bremsventil für Druckluftbremsanlagen in Kraftfahrzeugen mit mehreren voneinander unabhängigen, direkt wirkenden Bremskreisen, deren jedem ein Einlaß- und ein Auslaßventil sowie ein

unter Zwischenschaltung einstellbarer Federn gelagerter Steuerkolben zugeordnet sind, wobei sämtliche Federn auf einem mit dem Bremsgestänge verbundenen Schwenkhebel abgestützt sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schwenkhebel (4') ein elastisches Element (M₁) zugeordnet ist, das der durch das Bremsgestänge (1, 2, 5') übertragenen Betätigungskraft entgegenwirkt, und ein weiteres elastisches Element (m) vorgesehen ist, welches unter mit zunehmendem Weg des Schwenkhebels (4') abnehmender Spannung in einer eine Voreilung mindestens eines Bremskreises gegenüber den anderen bewirkenden Weise an dem Schwenkhebel (4') angreift.

2. Bremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das der Betätigungskraft entgegenwirkende elastische Element aus mindestens einer einerseits im Ventilgehäuse und andererseits am Schwenkhebel (4') im Bereich seiner Schwenkachse gelagerten Feder (M₁) besteht.

3. Bremsventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das die Voreilung bewirkende Element aus einer an einem verlängerten Arm (12) des Schwenkhebels (4') angreifenden, auf diesen ein Drehmoment ausübenden Feder (m) besteht.

4. Bremsventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ruhestellung des Bremsventils außer dem Unterstützungspunkt (9) des Schwenkhebels (4') bzw. außer dem Ende (5") des diesen tragenden Hebels (5') des Gestänges das dem verlängerten Arm (12) des Schwenkhebels (4') entgegengesetzte Ende desselben auf dem Gehäuseboden (15) bzw. auf Anschlägen desselben aufliegt.

5. Bremsventil nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Voreilung bewirkende, an dem verlängerten Arm (12) des Schwenkhebels (4') angreifende Feder (m) sich an ihrem anderen Ende auf einer im Gehäuse (15) befindlichen Stellschraube (13) abstützt und mittels dieser Stellschraube (13) in einer die Federcharakteristik regelnden Weise einstellbar ist.

6. Bremsventil nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die unter der Einwirkung der Feder (m) erfolgende Schwenkbewegung des verlängerten Schwenkhebelarmes (12) durch einen einstellbaren Anschlag (13') des Gehäuses (15) begrenzt ist, so daß gegebenenfalls auf den Schwenkhebel (4') nach einem bestimmten Anfangshub ein um diesen Anschlag (13') gerichtetes Drehmoment wirkt.

2. Bremsventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik sowohl der auf den verlängerten Arm des Schwenkhebels wirkenden Feder (m) bzw. die Einstellbarkeit der Stellschrauben (13 und 13') als auch die Charakteristik der der Betätigungskraft entgegenwirkenden Feder (M₁) und der auf die Steuerkolben einwirkenden Federn (M₁' und M₂') sowie die Länge des Armes (12) des Schwenkhebels (4') so gewählt sind, daß sich die Hub-Druck-Kurven der einzelnen Kreise entweder beim Erreichen des größten Hubes oder aber vorher schneiden, wobei im letzteren Falle die Kurven von ihrem Schnittpunkt an gleichen Verlauf aufweisen sowie entweder die vorherige Neigung einer der Ausgangskurven oder eine beliebige andere Neigung annehmen.

8. Bremsventil nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Ventilgehäuse ein zusätzlicher unabhängiger Teil zur Belieferung von Zusatzeinrichtungen od. dgl. angeordnet ist.

9. Bremsventil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßventile derart hängend angeordnet sind, daß gegebenenfalls Kondenswasser nach unten aus dem Gehäuse austritt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 681 461, 832 247.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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