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Bremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf eine Bremsanlage für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, mit
einer von einem Hauptbremsventil aus steuerbaren Druckluft-Betriebsbremse (Fußbremse)
und einer von einem Hilfsbremsventil bedienbaren Druckluft-Hilfsbremse (Handbremse),
deren als Federspeicher ausgebildete Bremszylinder auf Radbremsglieder wirken, die
auch Bremszylindem der Betriebsbremse zugeordnet sind.
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Derartige Bremseinrichtungen sind bekannt, und es ist üblich. daß
das Hauptventil als fußbetätigtes Bremsventil ausgebildet ist, das den Druck in
einer Gruppe von einem jeden Fahrzeugrad zugeordneten Bremszylindern überwacht,
und das Hilfsventil ein Handbremsventil ist, an das weitere, meist den Bremsen der
Fahrzeughinterachse zucreordnete Bremszylinder angeschlossen sind. Aus Gründen der
Sicherheit sind diese zusätzlichen Bremszylinder als Federspeicherbremszvlinder
ausgebildet, die durch Ablassen von Druckiuft aus der Bremsanlage im Bremssinn betätigt
werden. Diese Bremseinrichtungen haben den Vorteil, daß bei Ausfall der Druckluft
infolge eines Fehlers in der Anlage das Fahrzeug unter Wirkung des Federkraftspeichers
auf jeden Fall noch bremsbar ist.
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Gewöhnlich wird aber die Betriebsbremse des Fahrzeugs derart ausgelegt,
daß die an den Rädern wirkende Bremskraft die Bremse bis nahe an die Blockiergrenze
bringt. Jede zusätzliche Bremskraft muß infolgedessen zum Blockieren der Bremsen
führen.
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Wird nun bei einem derartigen, mit einer zusätzlichen Federspeicherbremse
ausgerüsteten Fahrzeug bei 2iner Schnellbremsung neben der Fußbremse auch die Handbremse
züi Hilfe aenommen und tritt zu der Bremskraft der Betriebsbremse dann noch die
Kraft des Federspeichers hinzu, so werden die Räder überbremst, und die Bremsen
werden blockiert. Ein seitliches Ausbrechen des Fahrzeugs oder ein Schleudern ist
dann meistens die Folge.
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Es ist zwar auch eine Bremseinrichtung bekannt, bei der ein Addieren
der Bremskräfte des Einkammerbremszylinders und des Federspeicherbremszylinders
bei gleichzeitigem Bremsbetätigen derselben vermieden wird. Bei der bekannten Bremsanlage
sind aber in der Trennwand zwischen der Federspeicherdruckkammer und der Arbeitskammer
des Betriebsbremszylinders Einsatzdüsen vorgesehen, die bei Druckabfall in der Federspeicherdruckkammer
in erster Linie das Abströmen der dort vorhandenen Restluft ermöglichen sollen.
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Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe darin,
das Addieren der Bremskräfte durch vollkommenes Trennen der beiden Arbeitskammern
zu verhindern.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die an
sich voneinander unabhängigen Leitungssysteme der Betriebsbremse und der Hilfsbremse
an eine zwischen den beiden Bremsventilen und den Bremszylindem liegende Hilfsventileinrichtung
angeschlossen sind, die durch eine bewegliche Wand voneinander getrennte und an
den einen bzw. den anderen der beiden Bremskreise angeschlossene Kammern besitzt,
und daß die bewegliche Wand abhängig vom Druckunterschied in den beiden Bremskreisen
den Luftdurchgang in dem einen Bremskreis (z. B. im Hilfsbremskreis) begrenzt.
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Ein Ausführun-sbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,
und zwar zeigt F i g. 1 eine pneumatische Bremseinrichtung mit einem fußbetätigten
und einem handbetätigten Bremsventil, F i g. 2 eine Hilfsventileinrichtung
der Bremseinrichtung in vergrößertem Maßstab, F i g. 3 eine andere Ausführung
der Hilfsventileinrichtung und F i g. 4 eine Zusammenfassung eines Einkammerbremszylinders
mit einem Federspeicherbremszylinder und mit einer Hilfsventileinrichtung zu einem
Bremszylinderaggregat.
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In einem Fahrzeug versorgt ein Verdichter 1 über einen Druckleger
2 einen Behälter 3 mit Druckluft. Ober eine unter Vorratsdruck stehende Leitung
4 und 5 ist an den Behälter 3 ein fußbetätigtes Bremsventil
6 angeschlossen, und eine Bremsleitung 7 führt vom Bremsventil
6 zu den Vorderradbremszylindem 8 und zu den Hinterradbremszylindern
9. Das Bremsventil 6, die Bremsleitung 7, die Vorderradbremszylinder
8
und die Hinterradbremszylinder 9
bilden die Betriebsbremse einer Bremseinrichtung.
Eine zweite Bremsanlage ist als Hilfsbremse gedacht und über eine Leitung
10 an die unter Vorratsdruck stehende Leitung 4 angeschlossen. Sie besteht
aus einem über einen Handbremshebel 11 und ein Gestän,o"e 12 betätigten Hilfsbremsventil
13 mit einem Leitungsanschluß für die Leitung 10. Außerdem gehört
zu dieser Hilfsbremse eine Bremsleitung 14, die zu ebenfalls den Hinterrädern des
Fahrzeugs zugeordneten Bremszylindem 15 führt. Die Bremszylinder
15 sind als Federspeicherbremszylinder ausgebildet. In der Bremsleitung 14
liegt eine Hilfsventileinrichtung 16, die über eine Leitung 17 auch
an die Bremsleitung 7 der Betriebsbremse angeschlossen ist. Die Hilfsventileinrichtung
1-6 trennt von der Bremsleitung 14 einen Leitungsteil 14' ab, der zwischen
dem Hilfsbremsventil 13 und der Hilfsventileinrichtung 16 liegt.
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In F i g. 2 ist die Hilfsventileinrichtung 16 noch einmal
in vergrößertem Maßstab und im Schnitt dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die
vom Hilfsbremsventil 13 kommende Leitung 14' in einen Anschluß 20 mündet,
der in einem Ventilgehäuseunterteil 21 angeordnet ist. Vom Anschluß 20 führt ein
Kanal 22 zu einer Ringaussparung 23, die einen mittig im Unterteil 21 angeordneten
Ventilsitz 24 umgibt. Der Ventilsitz 24 ist von einem gleichachsigen Kanal
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durchsetzt, der zu einem mit der Leitung 14 verbundenen Anschluß
26 führt.
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Die Ringaussparung 23 und der Ventilsitz 24 liegen in einer
Kammer 27, die nach oben durch eine als Membran ausgebildete bewegliche Wand
28
abgedeckt wird. Der äußere Rand der Membran 28
ist zwischen dem Ventilgehäuseunterteil
21 und einem Ventilgehäuseoberteil 29 eingespannt, die aneinander durch Schrauben
30 befestigt sind. Der Oberteil 29 ist haubenförmig ausgebildet und
hat einen seitlichen Anschluß 31 für die Leitung 17 von der Betriebsbremse.
Der Anschluß 31 mündte in eine Kammer 32, die in dem Oberteil
29 gebildet ist und über der Membran 28 liegt. In der Kammer
32 ist eine Zugfeder 33 angeordnet, deren oberes Ende in ein Loch
34 einer Stellschraube 35 eingehängt ist. Die Stellschraube 35 ist
im Oberteil 29 verschraubbar, durch eine Dichtung 35' abgedichtet
und mit Hilfe einer Mutter 36 von außen feststellbar. Das untere Ende der
Feder 33 hängt in einem Ohr 37
eines an der Membran, z. B. durch Vulkanisieren,
befestigten Tellers 38. Eine Schulter 39 im Oberteil 29
dient
dem Teller 38 als oberer Anschlag.
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Die beschriebene Bremseinrichtung wirkt wie folgt: Der vom Hilfsbremsventil
13 gesteuerte Bremskreis (Bremsventil 13, Bremsleitung 14, 14' und
Federspelcherbremszylinder 15) steht bei gelöster Bremse über die Leitung
10 unter Vorratsdruck. Infolgedessen ist die nicht dargestellte Speicherfeder
im Federspeicherbremszylinder 15 durch den ebenfalls nicht gezeichneten Federspeicherbremskolben
gespannt. In der Bremsleitung 7 und in den Bremszylindem 8 und
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der Betriebsbremse dagegen herrscht Außenluftdruck. Wird zum Abbremsen des
Fahrzeugs das Bremsventil 6 mit dem Fuß betätigt, so gelangt Druckluft in
die Bremsleitung 7 und in die Bremszylinder 8 und 9, und die
Bremsen werden angelegt. Nachdem das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist, nimmt
der Fahrer den Fuß vom Bremsventil 6. Über das Bremsventil 6 wird
die Betriebsbremse entlüftet, und die Bremszylinder 8 und 9
gehen in
Lösestellung. Nun zieht der Fahrer den Handbremshebel 11 an. Dadurch wird
in dem vom Hilfsbremsventil 13 überwachten Bremskreis ebenfalls Druckluft
abgelassen, und in den Federspeicherbremszylindem 15 werden die Speicherfedern
frei, so daß die Federspeicherbremskolben im Bremssinn verstellt werden. Dadurch
ist das Fahrzeug nach dem Anziehen des Handbremshebels 11 vor dem Wegrollen
gesichert.
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Der Vorteil einer derartigen Bremseinrichtung liegt darin, daß bei
Druckabfall infolge eines Fehlers im Bremssystem der Speicherbremszylinder
15 selbsttätig in Bremsstellung geht. Dadurch werden durch zu niedrigen Bremsdruck
hervorgerufene Unfälle vermieden.
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Die Hilfsventileinrichtung 16 ist nun deshalb in die Leitung
14, 14' eingebaut, um zu vermeiden, daß sich bei gleichzeitigem Betätigen der Fuß-
und der Handbremse die Bremskräfte addieren. Ihre Kammer
32 steht über
die Leitung 17 unter dem Druck in der Bremsleitung 7 der Betriebsbremse.
Wird mit dem Bremsventil 6 gebremst, so wirkt der Bremsdruck über die Leitung
17 von oben auf die Meinbran 28 und drückt diese dichtend auf den
Ventilsitz 24. Beim zusätzlichen Betätigen des Hilfsbremsventils 13 kann
nun keine Luft aus der Leitung 14 abströmen, weil die Membran 28 den Ventilsitz
24 abgeschlossen hat. Bei betätigter Fußbremse kann sich dadurch der Druck in der
Leitung 14 nicht vermindern, und die Speicherfedern in den Bremszylindern
15 können sich nicht ausdehnen und bremswirksam werden. Erst wenn die Fußbremse
wieder gelöst wird und die Kammer 32 unter Außenluftdruck gelangt, wird der
Durchgang der Luft durch die Leitung 14, 14' wieder frei. Erst dann kann also die
Federspeicherbremse betätigt werden.
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Wenn der Federspeicherbremszylinder beim Ausströmen der Druckluft
genau die gleiche Bremskraft abgäbe wie ein Bremszylinder der Fußbremse beim Einströmen
von Druckluft, dann wäre die Feder 33
in der Hilfsventileinrichtung
16 überflüssig. Dies ist aber nicht der Fall. Damit der Federspeicherbremszylinder
nämlich während der Fahrt mit Sicherheit die Bremsen frei hält und auch Druckschwankungen
der Bremseinrichtung nicht zum Freimachen der Speicherfeder führen, liegt der Lösedruck
des Federspeicherbremszylinders etwa um 1 atü unter dem Betriebsdruck, der
üblicherweise 5 atü beträgt. Es muß also in der Kammer 32 eine Feder
vorgesehen sein, die auf die Membran 28 in der gleichen Richtung wirkt, wie
der Druck im Federspeicherbremszylinder 15. Die Kraft der Feder
33 in der Hilfsventileinrichtung wird mit Hilfe der Schraube 35 derart
eingestellt, daß ein Druckabfall von 1 atü im Federspeicherbremszylinder
15 auftreten muß, damit sich die Membran 28 auf den Ventilsitz 24
legt. Wenn dann z. B. durch Betätigen des Fußbremsventils 6 in der Betriebsbremse
ein Druck von 3 atü - also ein Teilbremsdruck - herrscht, der
ja auch in der Kammer 32 der Hilfsventileinrichtung 16 wirksam ist,
muß der Druck im Federspeicherbremszylinder von 5 atü auf 3 bis
1 atü, also auf 2 atü, fallen, bis der Gleichgewichtszustand an der Membran
28 erreicht ist. Nach einem weiteren geringen Druckabfall im Hilfsbremskreis
gelangt dann die Membran 28 auf ihren Sitz 24. Bei diesem Zustand ergibt
sich dann ein Teilbremsdruck in beiden Bremskreisen.
Mit der Veränderung
der Kraft der Feder 33 kann auch der Bremskraftabfall beim Hub des Federspeicherkolbens
ausgeglichen werden, wobei der Federcharakteristik der Speicherfeder Rechnung getragen
wird.
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In F i g. 3 ist eine andere AusführunGsart der Hilfsventileinrichtung
dargestellt. Diese Ventileinrichtung trägt die Bezugszahl 40. Ein Ventilunterteil
41 entspricht dem Unterteil 21 in F i g. 2 und trägt die gleichen Anschlüsse
für die Leitungen 14' und 14 und die gleichen Bezugszahlen, soweit sie für die weitere
Beschreibung notwendig sind.
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Eine Membran 42 ist ebenfalls gleichartig mit der in F i
g. 2 dargestellten. Im Gegensatz zu der Ausführung nach F i g. 2 ist
aber ein Ventiloberteil 43 im wesentlichen zylinderfönnig ausgebildet und an seiner
oberen, offenen Seite mit einem Deckel 44 verschlossen, in den eine Deckeldichtung
45 eingelegt ist. Der Deckel 44 trägt einen Anschluß 46 für die an die Bremsleitung
der Betriebsbremse angeschlossene Leitung 17. Ein oben an der Membran 42
befestigter Teller 47 trägt einen Bolzen 48, der am Teller 47 vernietet ist. Der
Bolzen 48 ragt durch eine Mittelbohrung 49 einer Gehäusewand 50, die dem
Teller 47 als oberer Anschlag dient. Auf die Wand 50 ist eine Druckfeder
51 aufgesetzt, deren oberes Ende an einem Federteller 52 anliegt.
Der Federteller 52 ist auf ein Gewindeende 53 des Bolzens 48 aufgelegt
und durch eine Mutter 54 in seiner Höhenlage verstellbar. Ein Wanddurchbruch
55
dient einem besseren Luftdurchgang, und eine Kammer in dem Ventilgehäuseoberteil
43 trägt die Bezugszahl 43'. In der Wirkungsweise besteht kein Unterschied zwischen
den beiden Hilfsventileinrichtungen 16 und 40, so daß sich ein weiteres Eingehen
auf die Hilfsventileinrichtung 40 erübrigt.
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Die F i g. 4 zeigt ein Bremszylinderaggregat 60, das
aus einem Einkammerbremszylinder 61, einem Federspeicherbremszylinder
62 und einer Hilfsventileinrichtung 63 besteht. Alle drei Teile
61, 62 und 63
sind zu einem Block zusammengefaßt, der derart ausgebildet
ist, daß er unmittelbar an einer Bremstrommel oder bei Scheibenbremsen an einem
Bremsjoch befestigt werden kann. Zum Zwecke der Befestigung hat das Bremszylinderaggregat
60 einen Flansch 64, der mehrere Befestigungsschrauben trägt. Eine davon
ist in der Zeichnung dargestellt und hat die Bezugszahl 65. An dem Flansch
64 liegt ein Boden 66 des Federspeicherbremszylinders 62 an, dessen
Arbeitszylinder die Bezugszahl 67 trägt. über einen in den Boden
66 eingelegten Versteifungsring 68 ist der Federspeicherbremszylinder
62 an dem Flansch mit Schrauben 69 befestigt. Ein Zentrieransatz
70 des Flansches 64 ragt durch eine öffnung 71 im Zvlinderboden
66 in den Arbeitszylinder 67
hinein. ber Flansch 64 ist mittig durchbohrt
und nimmt eine Manschettendichtung 72, einen Schmierring 73 und eine
Gleitbüchse 74 auf, die einem Kolbenrohr 75 als Lagerung und Dichtung dienen.
Das Kolbenrohr 75 ist mit seinem einen Ende 76 an einem Kolben
77 befestigt, der im Arbeitszylinder 67 beweglich ist. Das andere
Ende 78 des kolbenrohrs 75 ragt aus dem Flansch 64 heraus und liegt
an einer Mutter 79 an, die auf das Gewindeende 80
einer Stange
81 aufgeschraubt ist. Das Gewindeende 80 trägt außerdem noch einen
Gabelkopf 82, der zur Befestigung eines die Bremsbeläge betätigenden Bremshebels
bei 83 gelocht ist. Ein Spalt 84 zwischen dem Kolbenrohr 75 und dem
Flansch 64 wird durch einen Balg 85 abgedichtet. Der Flansch 64 trägt einen
C
nicht dargestellten Anschluß für die Federspeicherbremsleitung 14, der senkrecht
auf einen Kanal 86
trifft. Der Kanal 86 führt zu einer am Flansch 64
angebrachten, etwa im Winkel von 45' schräg zur Achse des Arbeitszylinders stehenden
Ringaussparung 87, die einen mittig in der Ringaussparung 87 angeordneten
Ventilsitz 88 umgibt. Der Ventilsitz 88
besitzt einen gleichachsigen
Kanal 89, der in einen Druckraum 90 des Arbeitszylinders
67 einmündet. Eine an die Ringaussparung 87 und an den Ventilsitz
88 anschließende Kammer trägt die Bezugszahl 91. Sie wird von einer
Membran 92 abgedeckt, deren Rand von der unteren Kante eines zylindlischen
Gehäuseteils 93 gegen den Flansch 64 gedrückt und dort festgehalten wird.
Der zylindrische Gehäuseteil 93 ist an seiner offenen Seite mit einem Deckel
94 verschlossen, in den eine Deckeldichtung 95 eingelegt ist. Der Gehäuseteil
93 umschließt eine Kammer 93' und hat einen Anschluß 96 für
eine an die Bremsleitung 7 der Betriebsbremse angeschlossene Leitung
17'. Ein an der Membran 92 befestigter Teller 97 trägt einen
Bolzen 98, der am Teller 97
vernietet ist. Der Bolzen 98 ragt
durch eine Mittelbohrung 99 einer Gehäusewand 100 hindurch, die dem
Teller 97 als Anschlag dient. Auf die Wand 100 ist eine Druckfeder
101 aufgesetzt, deren äußeres Ende an einem Federteller 102 anliegt. Der
Federteller 102 ist auf ein Gewindeende 103 des Bolzens 98 aufgesetzt
und durch eine Mutter 104 in seiner Lage gehalten und verstellbar. Die soeben beschriebenen
Teile 86 bis 104 entsprechen im wesentlichen den Ventilteilen der Hilfsventileinrichtung
40 nach der F i g. 3.
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Der Arbeitszylinder 67 ist durch einen Deckel 106
abgeschlossen,
der mit acht radial angeordneten Schrauben 107 am Zylinder 67 befestigt
ist. Eine äußere, radial gerichtete Deckelschulter 108 dient einer starken
Speicherfeder109 als Anlage, deren anderes Ende am Rücken des Kolbens
77 anliegt. Die Feder 109, der Zylinder 67, der Kolben
77 und das Kolbenrohr 75 bilden zusammen den Federspeicherbremszylinder
62 des Bremszylinderaggregats 60.
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Zwischen der Deckelschulter 108 und der Feder 109 ist
ein Flansch 110 einer Zylinderhaube 111 des Einkammerbremszylinders
61 eingeklemmt, der durch Schrauben 112 am Deckel 106 befestiat ist.
Zwisehen der Zylinderhaube 111 und einem Deckelansatz 113 liegt eine
Ringdichtung 114. Der Deckel 106 besitzt eine mittige Bohrung 115,
in die über einen Gewindeanschluß 116 die Bremsleitung 7 mündet. Die
Deckelbohrung 115 ist bei 117 zylindrisch erweitert, und diese Erweiterung
ist über radiale Ausfräsunaen 118 an einen Druckraum 119 vor einem
Kolben 12'0 des Einkammerbremszylinders 61 angeschlossen. Die Zylinderhaube
111 ist etwa in ihrer Mitte bei 121 auf einen kleineren Durchmesser abaesetzt
und umfaßt mit diesem kleineren Durchmesser ein zylindrisches Ende 122 einer sonst
kegeligen Rückholfeder-123 für den Kolben 120. Unter Zwischenlage zweier Scheiben
124 und 125
ist am Kolben 120 das eine Ende 126 einer Kolbenstange
127 vernietet, deren anderes Ende 128 in das Kolbenrohr
75 des Federspeicherzylinders 62 hineinragt und dort an der Stange
81 anliegt. Die Zylinderhaube 111 hat einen Boden 129, der
bis auf einen schmalen Rand ausgespart ist. Innen an dem Boden
129
liegt das Federende 122 an, und außen dient der Boden 129 dem Federspeicherkolben
77 als Anschlag. Die Teile 110 bis 129 bilden den Einkammerbremszylinder
61 des Bremszylinderaggregats 60.
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Das Bremszylinderaggregat wirkt wie folgt: In Bremslösestellung nehmen
die Teile die in der Zeichnung dargestellte Lage ein. über die Federspeicherbremsleitung
14, 14' zur Hilfsventileinrichtung 63
herangeführte Behälterluft strömt dabei
über den Kanal 86, durch die Kammer 91 am offenen Ventilsitz
88 vorbei in den Kanal 89 und gelangt über diesen in den Druckraum
90 vor den Federspeicherkolben 77. Dieser wird nach rechts gegen den
Boden 129 der Zylinderhaube 111 gedrückt, und die Speicherfeder
109 wird gespannt. Die Rückholfeder 123
hat den Kolben 120 in seine
rechte Endlage gedrängt, weil die Bremsleitung 7 ohne Druck ist. Wird nun
durch Betätigen des Fußbremsventils 6
gebremst, so gelangt der Bremsdruck
der Betriebsbremse über die Leitung 7 in den Druckraum 119.
Der Kolben
120 geht nach links, und die Kolbenstange 127 und die an dieser anliegende
Stange 81
betätigen über das Gabelstück 82 die Bremsen des Fahrzeugs.
Das Bremslösen geht in umgekehrter Weise vor sich.
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Fällt bei gelöster Bremse der Druck im Bremssystem, so entweicht Druckluft
aus dem Druckraum 90 des Federspeicherbremszylinders 62. Nach einer
Druckabsenkung von mehr als 1 atü wird der Kolben 77 von der Speicherfeder
109 nach links gedrückt, und die Bremsen werden über das Kolbenrohr
75
und die Mutter 79 angezogen.
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Beim Betätigen des Fußbremsventils 6 und -jem nachfolgenden
Druckanstieg in der Bremsleitung 7
gelangt auch Druckluft über die Leitung
17' in die Kammer 93 der Hilfsventileinrichtung 63 und drückt
dort die Membran 92 auf den Ventilsitz 88. Damit ist der Durchgang
der Luft zum Druckraum 90 des Federspeicherbremszylinders 62 unterbrochen.
Wird dann gleichzeitig mit dem Betätigen des Fußbremsventils 6 auch das Hilfsbremsventil
13 zum Entlüften des Federspeicherzylinders betätigt, so bleibt die Betätigung
des letzteren unwirksam, und die Bremskraft der Hauptbremse wird nicht überschritten.
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Natürlich ist auch denkbar, im Hauptbremskreis kein pneumatisches,
sondern ein hydraulisches Druckmittel zu verwenden. Die Wirkungsweise der Hilfsventileinrichtung
16, 40 oder 63 bliebe dann die gleiche.