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Die Erfindung betrifft einen zum lastabhängigen Steuern des Bremsdruckverlaufes
in mindestens einem Bremszylinder einer Achse eines Fahrzeuges dienenden und in
eine Verbindungsleitung zwischen einem Bremsventil und einem Bremszylinder eingeschalteten
Bremskraftregler mit einem dem pneumatischen Eingangsdruck auszusetzenden Steuerkolben
und mit einem dem Bremszylinderdruck auszusetzenden Gegenkolben, der über ein in
Abhängigkeit von der Fahrzeuglast einstellbares Steuerorgan mit dem Steuerkolben
verbunden ist, und ferner mit- einem mindestens einen der beiden Kolben beeinflussenden
Zusatzregler, der einen dem Eingangsdruck mindestens zeitweise auszusetzenden und
mit dem Steuerkolben mindestens mittelbar verbundenen Zusatzkolben aufweist.
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An einer Vorderachse eines Fahrzeuges tritt häufig ein anderer Verlauf
der Kraftschlußanstrengung (Quotient aus der Bremskraft auf der Fahrbahn und der
dynamischen Radlast, das ist die Last im Zeitpunkt des Abbremsens) zur Bremsverzögerung
auf als an der Hinterachse dieses Fahrzeuges. Auch ergibt ein bekannter Bremskraftregler
beim Einbau an einer Vorderachse einen anderen Verlauf der Kraftschlußanstrengung
in Abhängigkeit von der Verzögerung (Abbremsung) als beim Einbau an einer Hinterachse.
Der unterschiedliche Verlauf der Kraftschlußanstrengung ist in F i g. 4 dargestellt,
wo in einem Diagramm die Kraftschlußanstrengung g, in Abhängigkeit von der Bremsverzögerung
oder Abbremsung a aufgetragen ist (ausgezogene Linien). Nur der Schnittpunkt zweier
mit V und H-(Vorder- und Hinterachse) bezeichneten ausgezogenen Kurvenzüge ergibt
in diesem Fall für Vorder- und Hinterachse die gleiche Kraftschlußanstrengung (optimaler
Punkt).
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Bei einer bekannten Druckluftbremseinrichtung für Kraftfahrzeuganhänger
werden die Bremsen der Vorderräder und die der Hinterräder von je einem Steuerventil
überwacht. Diese Steuerventile sind so ausgebildet, daß nach Erreichen eines bestimmten
Bremswertes der weitere Bremsdruckanstieg an der Vorderradbremse steiler und der
an der Hinterradbremse flacher als vor Erreichen dieses Bremswertes verläuft. Dieser
Unterschied im Verlauf der Bremsdruckanstiege wird dadurch erreicht, daß Rückführ-oder
Steuerkolben der Steuerventile nach Teilhüben durch zusätzliche Federn belastet
werden und daß Rück- oder Steuerkolben unter der Wirkung von Federn nichtlinearer
Charakteristik stehen. Mit der bekannten Druckluftbremsvorrichtung läßt sich wohl
eine während des Bremsvorganges auftretende Achslastverlagerung berücksichtigen,
aber es läßt sich keine von der jeweiligen Belastung des Fahrzeuges abhängige Bremskraftregelung
erreichen.
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Es ist ferner in Bremsbetätigungsanlagen an Kraftfahrzeugen ein Druckverteiler
für gasförmige und flüssige Medien mit je einem Druckregler in zwei von der Hauptleitung
abgehenden Zweigleitungen bekannt, der den Durchfluß von der Hauptleitung zu der
betreffenden Zweigleitung regelt und dessen , Steuerorgane unter dem Einfluß von
Federn linearer und progressiver Charakteristik dem Verlauf der Drücke in den Zweigleitungen
von Kraftfahrzeugbremsanlagen eine gekrümmte Kennung verleihen. Hierbei sind in
den beiden Druckreglern die Federn mit progressiver und linearer Charakteristik
paarweise vertauscht angeordnet und derart bemessen, daß der Druckverlauf in der
Hauptleitung in einem linearen Zusammenhang mit der Summe der Drücke in den Zweigleitungen
steht. Hierdurch findet vom Augenblick des Bremsbeginns an eine Verteilung der Bremsdrücke
in den Vorder- oder Hinterachsbremsleitungen statt, die sich mit zunehmendem Bremsdruck
harmonisch in beiden Leitungen so ändert, daß die Summe der Hinter- und Vorderachsdrücke
dem Druck in der Hauptbremsleitung proportional verläuft. Die harmonische Verteilung
der Bremskräfte vorn und hinten verläuft ohne Knick auf gekrümmten Linien. Auch
bei der letztgenannten Anlage läßt sich keine von der jeweiligen Belastung des Fahrzeuges
abhängige Bremskraftregelung erreichen.
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Ein anderer bekannter selbsttätiger Bremsdruckverteiler in hydraulischen
Bremsbetätigungsanlagen für Kraftfahrzeuge und Anhänger regelt in Abhängigkeit vom
Flüssigkeitsdruck in der Leitung zur Vorderachse (Primärdruck) den Flüssigkeitsdruck
in der Leitung zur Hinterachse (Sekundärdruck) durch ein Ventil, das unter dem Einfluß
von Steuerkräften die Verbindung zwischen diesen beiden Leitungen herstellt oder
trennt.
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Bei diesem Bremsdruckverteiler ist mindestens ein Ventil vorgesehen,
auf das ein erster durch den Primärdruck beaufschlagter Steuerkolben im Öffnungssinne
und ein zweiter durch den Sekundärdruck beaufschlagter Steuerkolben im Schließsinne
wirkt. Die Steuerkolben sind über Hebel kraftschlüssig miteinander verbunden, deren
Hebelarmverhältnis veränderbar ist, wozu mindestens ein Reglerkolben dient, der
durch den Flüssigkeitsdruck in einer Bremsleitung gegen eine Feder zu verschieben
ist. Außerdem ist mindestens ein Rückschlagventil vorgesehen, das den Rückfluß der
Bremsflüssigkeit aus der zur Hinterachse führenden Leitung nach dem Hauptzylinder
ermöglicht, sobald der Hauptzylinderdruck geringer als der Druck in dieser Leitung
ist.
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Bei wieder einer anderen bekannten Vorrichtung wirkt der von einem
Steuerventil überwachte Druck gleichzeitig auf zwei hintereinander angeordnete und
fest miteinander verbundene Kolben, von denen einer unter einem Gegendruck steht,
den der die Bremswirkung der Geschwindigkeit entsprechend regelnde Achslagerbremsdruckregler
einstellt, und der andere unter dem Gegendruck der Außenluft, so daß der vom Achslagerbremsdruckregler
eingestellte Druck berücksichtigt ist. Die miteinander verbundenen Kolben steuern
über ein selbsttätiges, die Fahrzeugbelastung berücksichtigendes Steuerorgan ein
einem Bremszylinder vorgeschaltetes und mit einem eigenen Bremsluftvorratsbehälter
verbundenes Be- und Entlüftungsventil.
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Bei einer Druckluftbremse in einem Eisenbahnzug ist dem Steuerkolben
eines Reglers schon ein Zusatzkolben zugeordnet worden, der in gleicher Richtung
wie der Steuerkolben vom Druck in einer Steuerkammer zu beaufschlagen ist, wobei
diesem Druck eine Feder entgegenwirkt, welche in einer Kammer untergebracht ist,
die mittels eines Geschwindigkeitsreglers mit der Außenluft oder mit einem Bremsluftvorratsbehälter
zu verbinden ist. Der Zusatzkolben unterstützt den Steuerkolben, wenn in der Bremsleitung
eine Druckänderung bestimmter Größe auftritt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem einer Achse zugeordneten
bekannten Bremsdruckregler den Bremsdruckverlauf im Bremszylinder dieser Achse des
Fahrzeuges so zu ändern, daß die Charakteristik der Kraftschlußanstrengung der mit
dem
Bremskraftregler ausgerüsteten Achse der Charakteristik der Kraftschlußanstrengung
der andern Achse, insbesondere die Kraftschlußanstrengung der Hinterachse und gegebenenfalls
der Aufliegerachse der der Vorderachse, angepaßt wird. Diese Aufgabe wird gemäß
der Erfindung dadurch gelöst, daß zum überwachen des auf den Zusatzkolben wirkenden
Druckes ein Zusatzsteuerorgan vorgesehen ist, welches bewirkt, daß der Zusatzkolben
erst ab einem bestimmten Eingangsdruck von diesem Druck beeinflußt wird. Der Zusatzregler
verbessert die Wirkung .des bekannten Bremsdruckreglers ohne großen Aufwand in einfacher
Weise, indem durch den Zusatzregler die Abhängigkeit des Ausgangsdruckes vom Eingangsdruck
bei dem serienmäßigen Bremskraftregler zur Erzielung der gewünschten Anpassung geändert
und die vom Bremskraftregler beeinflußte Kurve der Kraftschlußanstrengung einer
gegebenen Kurve angepaßt wird.
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Eine erste bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß das Zusatzsteuerorgan
ein zum Absperren des Arbeitsraumes des Zusatzkolbens dienendes Ventil aufweist,
dessen Ventilfeder abhängig von der Betriebslage des Verstellhebels des lastabhängig
einstehbaren Steuerorgans gespannt werden kann. Die erste Weiterbildung der Erfindung
ist einfach im Aufbau und billig herzustellen.
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Bei einer zweiten bevorzugten Weiterbildung weist das Zusatzsteuerorgan
einen Membrankolben auf, der abhängig vom Eingangsdruck entgegen der Wirkung eines
Kraftspeichers axial verschiebbar ist und mit dem Zusatzkolben zusammenarbeitet,
der nach Art eines Pilzes ausgebildet und auf der vom Eingangsdruck nicht beaufschlagten
Seite des Membrankolbens angeordnet ist. Dieser pilzförmige Zusatzkolben kann, wie
an sich bekannt, als Fächerkolben mit radial nach außen sich erstreckenden Lamellen
ausgebildet sein.
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In der Zeichnung sind zwei Bremskraftregler als Ausführungsbeispiele
der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch
das erste Ausführungsbeispiel, F i g. 2 einen Teillängsschnitt durch das zweite
Ausführungsbeispiel, von dem nur die erfindungswesentlichen Teile dargestellt sind,
F i g. 3 einen Querschnitt nach Linie III-III in Fig.2. F i g. 4 ein Kraftschlußanstrengungs-Verzögerungs-Diagramm.
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Ein serienmäßiger Bremskraftregler hat einen dem Eingangsdruck auszusetzenden
Membrankolben 1, der eine Arbeitskammer 2 begrenzt, welche über eine Zuleitung 3
an eine von einem nicht dargestellten Bremsventil gesteuerte Druckluftleitung anzuschließen
ist. Am Membrankolben 1 ist eine Kolbenstange 4 vorgesehen, welche in eine hohl
ausgebildete Kolbenstange 5 eines Gegenkolbens 6 hineinragt und mit dieser einen
Kanal 7 bildet. Die Kolbenstange 5 hat an ihrem oberen Ende einen Ventilsitz 5'.
Unterhalb des Gegenkolbens 6 ist in der Kolbenstange 5 eine Bohrung 10 vorgesehen,
welche in den Kanal 7 mündet.
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Die Kolbenstange 5 ist in einem zylinderförmigen Gehäuseteil 12 geführt,
der in die Arbeitskammer 2 hineinragt und an seinem oberen Ende einen Ventilsitz
12' aufweist. An den zylindrischen Gehäuseteil 12 schließt sich ein Auslaß 14 an,
welcher zu einem nicht dargestellten Bremszylinder führt. Der Gegenkolben 6 begrenzt
einen Arbeitsraum 15, der über eine Bohrung 16 mit dem Auslaß 14 verbunden ist.
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Auf der Kolbenstange 4 ist ein Schließglied 17 axial verschiebbar
angeordnet, das zusammen mit dem Ventilsitz 5' ein zwischen dem Auslaß 14 und dem
Kanal 7 liegendes Ventil und mit dem Ventilsitz 12' ein zwischen dem Einlaß 3 und
dem Auslaß 14 angeordnetes Ventil bildet. Zwischen dem Schließglied 17 und dem Membrankolben
1 ist unter Zwischenschalten eines Federtellers 18 eine Feder 19 eingespannt, welche
bestrebt ist, das Schließglied 17 entweder auf dem Ventilsitz 5' oder auf dem Ventilsitz
12' zu halten.
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Der serienmäßig hergestellte Bremskraftregler hat ein Steuerorgan,
welches zwei einarmige Hebel 22 und 23 aufweist. Zwischen den parallel angeordneten
Hebeln ist eine Druckrolle 24 vorgesehen, welche über eine Lasche 25 und eine Welle
26 mit einem Verstellhebel 27 verbunden ist. Der Hebel 23 ist über eine Lasche 28
in nicht dargestellter Weise mit der Kolbenstange 4 verbunden. Am unteren Ende der
Kolbenstange 5 ist ein Zwischenstück 5" vorgesehen. Zwischen diesem und dem Gegenkolben
6 ist eine Feder 6' eingespannt.
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Auf dem mit 29 bezeichneten Gehäuse des Bremskraftreglers ist ein
Zusatzregler aufgesetzt, in dessen Gehäuse 32 ein Membrankolben 33 angeordnet ist,
der über eine Kolbenstange 34 mit dem Membrankolben 1 in Verbindung steht. Der Membrankolben
33 begrenzt eine Arbeitskammer 35. In dem Gehäuse 32 ist ein Ventilstift 36 an einem
Bund 37 gelagert, auf dessen vom Bund 37 abgewandtem Ende ein Schließglied 38 axial
verschiebbar angeordnet ist. Zwischen dem Bund 37 und dem Schließglied 38 ist eine
Feder 39 eingespannt. Das Schließglied 38 steuert einen Einlaß 40, indem es mit
einem am Gehäuse 32 angebrachten Sitz 42 zusammenwirkt. Die Arbeitskammer 35 ist
nach oben durch einen Deckel 42 abgeschlossen.
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Der Verstellhebel 27 ist über eine Steuerstange 45 mit einem Winkelhebel
46 verbunden, welcher auf den Bund 37 des Ventilstiftes 36 wirkt.
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Beim Bremsen werden die Einlässe 3 und 40 über das Bremsventil
mit einer nicht dargestellten Druckluftquelle verbunden. Der auf den Membrankolben
1 wirkende Druck hebt diesen an und vergrößert die Durchgangsweise des Ventils 12',17,
wobei das Ventil 5', 17 geschlossen bleibt. Dadurch strömt Druckluft vom Einlaß
3 über die Arbeitskammer 2 zu dem mit dem Bremszylinder verbundenen Auslaß 14. Der
sich im Auslaß aufbauende Druck wirkt über die Bohrung 16 auf den Gegenkolben 6
in Schließrichtung des Ventils 12', 17.
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Der über die Lasche 28 mit dem Hebel 23 fest verbundene Membrankolben
1 nimmt diesen Hebel mit, welcher entsprechend der durch die Druckrolle 24 bewirkten
übersetzung über den Hebel 22 die Kolbenstange 5 beeinflußt und damit dem Gegenkolben
6 entgegenwirkt. Ist der dem Beladungszustand des Fahrzeuges und der damit bedingten
Stellung des Verstellhebels 27 sowie der durch die Druckrolle 24 gegebenen 1Tbersetzung
entsprechende Luftdruck in den Bremszylinder eingesteuert, so geht der Kolben 6
nach unten, und das Ventil 12',17 wird geschlossen.
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Wird die Kammer 2 entlüftet, so gehen der Membrankolben 1 und die
mit ihm verbundenen Hebel
22 und 23 sowie die Kolbenstange 5 nach
unten, wobei das Ventil 5', 17 durch Abheben des Schließgliedes 17 vom Ventilsitz
5' geöffnet wird. Die im Bremszylinder und im Arbeitsraum 15 befindliche Druckluft
kann über das geöffnete Ventil 5', 17, den Kanal? und die Bohrung 10 in den mit
der Außenluft verbundenen und das Steuerorgan 22 bis 25 aufnehmenden Raum fließen.
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Die Feder 39 des Ventils 38, 41 ist über die Steuerstange 45 mit dem
Verstellhebel 27 verbunden und dadurch entsprechend der Belastung des Fahrzeuges
so eingestellt, daß das Ventil 38, 41 erst ab einem bestimmten Druck öffnet. Die
über das Ventil 38, 41 in die Arbeitskammer 35 einströmende Druckluft beaufschlagt
den Membrankolben 33, der dem Membrankolben 1 entgegenwirkt. Auf diese Weise wird
die Abhängigkeit des Druckes im Auslaß des Bremskraftreglers von denn Druck in dessen
Einlaß geändert. Die Abhängigkeit ist hierbei so getroffen, daß sich die Kurve der
Kraftschlußanstrengung der mit dem den Zusatzregler aufweisenden Bremskraftregler
ausgestatteten Achse, insbesondere die Hinterachse eines Fahrzeuges oder die Aufliegerachse
eines Sattelzuges, der Kurve der Kraftschlußanstrengung einer anderen ohne einen
oder mit einem Bremskraftregler ausgestatteter< Achse, insbesondere der Vorderachse
eines Fahrzeuges, annähert. Die übersetzung des Verstellhebels 27 zu denn Stellhebel
46 kann so gewählt werden, daß bei Vollaststellung des Verstell.-hebels 27 die Feder
39 so vorgespannt ist, daß sich das Schließglied 38 auch bei- dem höchsten auftretenden
Druck in der Leitung 40 nicht von seinem Sitz 41 abhebt, so daß in dieser
Stellung des Verstellhebels der Zusatzregler außer Wirkung ist. Das andere Extrem
ist, die Feder 39 nicht von der Stellung des Verstellhebels 27 beeinflussen zu lassen.
Durch geeignete Wall der vorstehend aufgeführten Viersetzung läßt sich jede Zwischenstufe
erreichen.
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Die Wirkungsweisen eines serienmäßigen und eines mit einem Zusatzregler
ausgestatteten Bremskraftreglers sind in F i g. 4 durch ein Kraftschlußanstrengungs-Verzögerungs-Diagramm
dargestellt, wobei die beiden mit H und V bezeichneten ausgezogenen Linien die Kraftschlußanstrengungswerte
#t an der Hinter- und an der Vorderachse in Abhängigkeit von der Verzögerung a darstellen.
Durch Einschaltung eines Bremskraftreglers mit Zusatzregler an der Hinterachse entsprechend
denn. vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel können den beiden gestrichelt eingezeichneten
Kurven V und R' entsprechende Kraftschlußanstrengungswexte erreicht werden, Bei
dem in den F i g. 2 und 3 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist der Zusatzregler
anders ausgebildet. Das hier mit 51 bezeichnete Gehäuse des Zusatzreglers nimmt
einen Membrankolben 52 auf. Eine zwischen dem Membrankolben 52 und einer Gehäusewand
53 eingespannte Feder 54 ist bestrebt, den Membrankolben 52 gegen eine Gehäuseschulter
zu drücken. Der Membrankolben 52 weist einen entsprechend F i g. 3 ausgebildeten
Kolbenkörper 56 auf, der durch an einem hohlzylindrischen Teil angebrachte Lamellen
einen im Querschnitt sternförmigen Raum. 57 begrenzt. In diesen sternförmigen Raum
57 ragt ein Lamellenkolben 58 hinein, dessen Lamellen, in Seitenansicht gesehen,
pilzartig ausgebildet sind. Der Kolbenkörper 56 hat einen Hohlraum 59, der durch
eine Membran 60 begrenzt ist. Der Lamellenkolben 58 weist eine durch die Gehäusewand
53 hindurchgehende Kolbenstange 50 auf, welche entsprechend der Kolbenstange
34 in F i g. 1 mit dem Membrankolben 1 verbunden ist. Der oberhalb des Membrankolbens
52 befindliche Arbeitsraum 61 hat einen Eimaß 62. Eine unterhalb des Membrankolbens
52 befindliche Arbeitskammer 63 ist über einen Anschluß 64 mit einem nicht dargestellten
Bremszylinder zu verbinden, der auch an den Auslaß 14 (F i g.1) angeschlossen ist.
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Beim Betätigen des nicht dargestellten Bremsventils werden die Membran
60 des Membrankolbens 52 und der Membrankolben 1 (F i g. 1) mit Druckluft beaufschlagt,
wobei sich die Membran 60 an den Kolbenkörper 56 anlegt. Ist die auf den Membrankolben
52 vom Eingangsdruck ausgeübte Kraft größer als die vom in der mit dem Auslaß 14
verbundenen Kammer 63 auf diesen Kolben wirkenden Druck und von der Feder 54 ausgeübte
Gegenkraft, so bewegt sich der Membrankolben 52 nach unten. Hierdurch kommt die
Membran 60 mit zunehmend größer werdender Fläche auf dem Lamellenkolben 58 zur Auflage.
Dieser wird entsprechend der Auf-Lagefläche dem Eingangsdruck ausgesetzt und dadurch
mit einer Kraft nach unten gedrückt, welche der Differenz der beiden Produkte aus
der Auflagefläche und dem Eingangsdruck einerseits und dem Bremsdruck andererseits
entspricht und dem Membrankolben 1 entgegenwirkt. Dadurch wird das im serienmäßigen
Bremskraftregler eingestellte Verhältnis zwischen Eingangs- und Ausgangsdruck verändert.
Durch Verwendung des Zusatzreglers kann der Bremskraftregler also eine Kennung (Kenn-Linienfeld)
erhalten, bei der die Kurven der Kraftschlußanstrengung der Vorder- und Hinterachse
praktisch identisch sind und etwa auf einer unter 45° zur Waagerechten geneigten
Geraden im Kraftschlußanstrengungs-Verzögerungs-Diagramm liegen. Da bei Vollaststellung
des Bremskraftreglers der Eingangsdruck gleich dem Ausgangsdruck ist, ist bei Verbindung
des Anschlusses 64 mit dem Auslaß 14 der Zusatzregler außer Wirkung.
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Die beschriebenen Zusatzregler verursachen eine Degression in den
Kennlinien des Bremskraftreglers. Wenn Druckregler mit progressiver Kennung gebraucht
werden, z. B. bei der Bremskraftregelung der Vorderachse von Kraftfahrzeugen, so
kann dies durch Verwendung von Zusatzreglern entsprechender Bauart, jedoch mit sinngemäß
umgekehrtem Prinzip, erreicht werden.