DE1580772A1

DE1580772A1 - Verbessertes Luftsteuerrelais bei Luftbremssystemen fuer Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1580772A1
Application number: DE19661580772
Authority: DE
Inventors: Haruo Katayama
Original assignee: Sanwa Seiki Ltd
Current assignee: Sanwa Seiki Ltd
Priority date: 1965-12-11
Filing date: 1966-12-08
Publication date: 1970-07-23
Also published as: GB1127256A; FR1503475A

Description

1176 eMandhen.27,P,"enzenau»rS|r.2 ■ 1 580772

Dr_flK/B

Sanwa Seiki MIq., _r Go₀, Ltd„, Saitama-icen, Japan ■

■Verbessertea Luftsteuerrelais bei- Luftbremssystemen für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft Luftbremssysteme für Kraftfahrzeuge g und insbesondere verbesserte Luftsteuerrelais, die bei derartigen Luftbremssystemen verwendet .v/erden. Eine Aufgabe der Erfindung besteht in einer einfachen Einrichtung der hier be-, schriebenen Art, wodurch eine rasche und verbesserte Luftbremswirkung beim Anhalten von Kraftfahrzeugen erreicht werden kann.

Zur. Verwendung bei Kraftfahrzeugen werden Luftbremsen auf G-rund der Tatsache bevorzugt, daß sie eine größere Bremskraft ergeben als hydraulische Bremsen, sie zeigen jedoch den 'Nachteil, daß die Bremswirkung nur mit einer bestimmten Zeitverzögerung nach f IJiedertreten des Pedals erzeugt wird und infolge-dessen muß die Luftbremse in einem unterschiedlichen Sinn von dem Sinn, mit dem die hydraulische Bremse bedient wird, betätigt werden₀

Deshalb besteht die Hauptaufgäbe der vorliegenden Erfindung in einer verbesserten Struktur des Luftsteuerrelais bei Luftbremssystemen, um dadurch die bei der Luftbremswirkung auftretende Zeitverzögerung aufί ein Minimum zu bringen.und gleich-

" " BAD ORIGfMAL ''■ .

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zcitig eine starke Bremskraft zu erhalten, so daü uie den ■bisherigen Luftbreriisen anhaftanuen Nachteile vermieden werden»

In einem Buch mix dem Titel "Theoretical -automobile Engineering" Seite L;1 - 83 von Hirao, Kur.do, ./atari und iamamoto, das durch die 3am:uido Publishing Go₀, Japan veröffentlicht wurde, ist beschrieben, daß der Reibungskoeffizient zwischen Bremsbelägen und Bremstromaeln mit einer Zunahme der Gleitgeschwindigkeit zv/ischen diesen abnimmt una im allgemeinen bei höheren Temperaturen biö zu einer lemperaturgrenze, bei der sich Bremsermüdung entwickelt, größer wird und eine Änderung der Trommeltemperatur relativ zur Zeit v/ährend des Bremsartsitsganges zeigt« Aus dieser Lehre ergibt es sich, da:„ beim unmittelbaren-.Beginn des Bremsens der Reibungskoeffizient ziemlich ".dein ist und deshalb die Bremskraft zu diesem Zeitpunkt bemerkenswert schwach ist, da die G-leitgeschwindigkeit relativ hoch und die Temperatur an den reibendgleitenden Teilen ziemlich niedrig ist. Demzufolge würde die Bremse am idealsten arbeiten, wenn ein starker Brems— druck beim Beginn des Bremsarbeitganges in der ",7eis3 entwickelt werden könnte, daß der niedrige Reibungskoeffizient zu diesem spezifischen Zeitpunkt ausgeglichen ",/erden könnte.

Eine andere Aufgabe der iirfir.diing besteht- in einem Luftsteuer—' relais, da so betrieben werden kann, daß sich ein Druckmaximum bei Beginn des Bremsarbeitsganges einstellt»

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BAD

Das verbesserte Luftsteuerventil gemäß der Erfindung ist in der t/eise wirksam, daio der Beginn des Bremsens beschleunigt wird und die Bremskraft verstärkt wird, wodurch der Abstand oder Bremsweg, bis ein Kraftfahrzeug zum Stehen kommt, abge~ kürzt wirdc Vom Gesichtspunkt des Fah^ens der Kraftfahrzeuge sind die obigen Eigenschaften, die sich auf Grund der Erfindung ergeben, äusserst günstig für einen Fahrer, da sich beim Nie- ' dertreten des Podales durch den .Fahrer unmittelbar eine Bremskraft für die Kraftfahrzeuge ergibt, so da:S eine positive und leichte Bremsbedienung und Sicherheit des Faßrens gewahrleistet ^ wird. .

Andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der .Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit jen b=iliegenJen Zeichnungen, worin ' die Pig, 1 und 2 schsin-itidche .üMretellmven von zwei 1·' ·_·■: en von ' Luftbreinssystemen fur ^lraftJrLi^cuge, .-ui" lie aie vorliegende KrfindunT anwendbar'ist,'

Pig» 3-einen L',-hnitt des Luftsteujrr-lai? r..:k der .ir.Mi. .un.^, . g wobei das Ή y la is im luftfreien Zustand £ezei_t;t ist, Pi-:.. 4 eine -".ilmliche Ansicht wie Pir. 3» jedoch das Relais in den mit Luft beschickten Zustand,

Pig. 5 eine "ihr.liche Ansicht wie Pi.;_e 3, ..'o i^doch Jl.3 V-sntil iii .§.eipam Gleichgewichtszustand j-?seijt igt und die Pig«, 6 und 7 grarhische Darit^lluiireii aer 3remsuruc--:ei_o'enschaften, i:i aeiien 5ie mit dem Xuit:^:teu-?zⁿ-'elais _*er.r.;' Λ-ir Sr-

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findung erhaltenen Versuchsergebnisse zusammengefasst sind, zeigen» . ·

Zunächst ist in Figo 1 ein üblicherweise verwendetes Luftbremssystem einschliesslich eines Luftkompressors 15 und eines Luftreservoirs 16 zur Aufbewahrung der durch den Luftkompressor 15 komprimierten Luft dargestellt, Wenn, ein mit einem Regelventil 1 verbundenes Pedal 2 zum Zweck des Brenisens betätigt wird, wird komprimierte Luft aus dem Luftreservoir 16 in ein

^w Schnellfreigabeventil 3 und ein Luftsteuerrelais 4 über die Leitungen 17, 18, 19 und 20 geführt. Da das Schnellfreigabeventil 3 den freien Durchgang der komprimierten Luft im.Fall der Luftzufuhr in die Brennkammern erlaubt, geht die durch die Leitung 19 zugeführte komprimierte Luft durch das Schnellfreigabeventil 3 in die Leitungen 21a und 21a^f und von dort in die jeweiligen Bremskaiumern 5 und 5' für die linken und rechten Vorderräder, wodurch eine Vorwärtsbewegung der jeweiligen •Schiebeεtanken 7 und 7¹ zur Übertragung der Bremswirkung auf

t diese Vorderräder bewirkt wird.

Durch den Druck desjenigen Teiles der komprimierten Luft, der von dem Regelventil 1 in das Luftsteuerungsrelais 4 über die Leixungen 18 und 20 geführt wird, wird ein Beschickungsventil in dem Luftsteuerungsventil 4 geöffnet, so daß die in dem Behälter 16 aufbevrs.hrte komprimierte Luft über die Leitungen 22, 21b und 21b' in die jeweiligen Brennkammern 6 und 6¹ für die linken und rechten Hinterräder gefördert wird, wodurch eine Vorwärtsbe-.vegung der jeweiligen Schiebestäbe'8 und 8^f zur

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■■ Übertragung der Bremswirkung auf die Rückwärtsräder bewirkt ■wird*. Der Mechanismus zur Bewirkung dieser Bremswirkung.ist bei jedem Rad gleich» Gemäß Fig₀ 1 wird z«B, durch die Vorwärtsbewegung des Schiebestabes 8 eine Drehung eines Armes verursacht, wodurch wiederum eine Drehbewegung einer Bocke 18, die koaxial darauf befestigt ist, verursacht wird, wodurch s4efe die Bremsschuhe 11 und 11', die schwenkbar an einem Ende durch entsprechende Verankerungszapfen 14 und 14^J gelagert sind, nach auswärts gegen eine Bremstrommel 12 zur Herbeiführung der Bremswirkung gepresst werden.

In Fig« 2 ist eine andere Ausfuhrungsform eines Luftbremssysteines für Kraftfahrzeuge gezeigte Das in Fig. 2 gezeigte Luftbremssystem unterscheidet sich geringfügig von demjenigen nach Figo 1 insofern, als ein LuftSteuerungsventil 3' anstelle des- Schiiellfrei_oabeventils 3 der Figo 1 und eine Leitung 17 zur Zuführung von komprimierter Luft aus einem Luftbehälter in eine Zweigleitung 17', die zu einem Regelventil 1.^f geführt ist, und eine Zweigleitung 17", die zu dem Luftsteuerungsventil

3^f geführt ist, vorhanden sind« ,

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit Luftsteuerungsrelais von verbesserter Struktur und Wli'ksarnkeit bei der Verwendung in Luftbrems-systemen von den .arten, wozu die in den Fig, 1 und 2 dargestellten gehören. Inabesondere unter Bezugnahme auf die Fig. 3, 4 und 5 besteht das verbesserte Luft-

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Steuerungsrelais gemäß der Erfindung aus einem Gehäuse 27 und einem Deckel 23, die aneinander an ihren umlaufenden Kantenteilen luftdicht durch Bolzen oder Schrauben ^O be- .·., . festigt sind. Ein ringförmiges Diaphragma 29 ist zwischen,- p.; Gehäuse 27 und Deckel 28 angebracht, dessen äusserer umlaufender Kantenteil durch die Bolzen oder Schrauben 30 zu-

summen mit dem Gehäuse 27 und dem Deckel 28 befestigt sind. Der sich frei erstreckende Teil des Diaphragma 29 wird an entgegengesetzten Seiten desselben durch ein Paar ringförmiger Unterstützungsplatten 31 und 32 gehalten. Ein Absaugventil baut eil 34 ist an seinem oberen Endteil fest in den übereinstimmenden mittigen Öffnungen von Diaphragma 29 und den Unterstützungsplatten 31 und 32 durch einen Schnappring >3 befestigt und ist gleitbar in einer inneren zentralen 7/and des Gehäiises 27 aufgenommen, so daß das Absaugventilbauteil 34 in. axialer Richtung beweglich ist, wenn das Diaphragma 29 in einer der bei:.en dichtungen durch Anlegen eines Druckunterschiedes darüber gepresst wird. Weiterhin hat das Absaugventilbauteil 34 einen inneren Luftdurchgang 44, der die Verbindung von komprimierter Luft zwischen einer Kammer 4-7 und einer AtL3— stoßöffnung 49 erlaubt. 2ine Rückdruckfeder 37 hält normalerweise das Diaphragma 29 und das Absaugventilbauteil 34 in den in Fig. 3 gezeigten freien Stellungen und ist so eingestellt,, daß das Absaugventilbauteil 34 nach aufwärts gedrückt wird, so daß es an diese freie Stellung gegen den durch das Absaugventilbauteil 34 während seiner Rückbewegung auftretenden

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Widerstand zurückkehrt. Ein Zufuhrventilbauteil 43 wird nor- xf" einen Ventilsitz 46'Y der auf der inneren zen-

tralen Wand des Gehäuses 27 ausgebildet ist, durch eine Ventilfeder 45 gepresst, so daß normalerweise der Zutritt der komprimierten Luft durch eine Einlaßöffnung 48 abgeschlossen ist. Wenn jedoch ein Signal f Ii eßinitt eidruck in der Regelungsfließmitt el zu fuhr öffnung 35 auftritt, wird durch diesen Fließ-" mitteldruck das Diaphragma 29 und damit das Absaugventilbauteil 34 nach abwärts mit dem Ergebnis gepresst, daio das untere ' Ende 46 des Abaaugventilbauteils 34 das Zufuhrventiltauteil nach abwärts von dem Ventilsitz "46· wegpresst, so daß sich eine Verbindung zwischen der Einlaßöffnung 48 und der Xanrner ausbildet, wodurch die komprimierte Luft durch die Einlaßöffnung 48 und die Kammer 47 in eine Luftzufuhröffnung 42 und von dort in eine Brennkammer geführt wird. Dieser Zxi-sxand iet in Fig. 4 dargestellt und dieses Luftsteuerungsrelais i.it in seinem komprimierten luftgefüllteu Zust&nä oätr .BQGchic.cunjszustand dargestellt.

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Eine K:unmer 40 nit einem erheblichen Volu.üen ist unterhalb ies Diaphragmas 29 vorhanden. Diese .Volumenkainmer ist :οτ asm Luftabsaugabschnitt einschliesslich der Bxiiausteröi'fnung 49 durch Dichtungsringe, beispielsweise die ü-Ilinge '<ό und 39 abgeschlossen und mit der Luftzufuhröffnung 42 mittels eines Mundstückes 41 verbunden. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Zustand mit komprimierter LuftbeSchiebung j.eht die -koiaprimierte

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Luft durch die Einlaßöffnung 48, die· Kammer 47 und die Beschickungsöffnung 42 in eine Bremskammer, um den Druck in der Leitung zu steigern,, Hierbei erhält der Druck in der Luftzufuhrleitung 42 ebenfalls eine Steigerung und die komprimierte Luft in diesem Teil presst sich in die Volumenkammer 4Q durch das Rundstück 41, wodurch ein Druckaufbau in der Kammer entsteht, so daß das Absaugventilbauteil 34 allmählich durch die ifirkunk des auf die untere Fläche des Diaphragmas 29 ausfe geübten Druckes nach aufwärts bev/egt wird. Die Aufwärtsbewegung des Absaugventilbauteils 34 verursacht eine entsprechende Aufwärtsbewegung des Beschickungsventilbauteils 43, während die Ventilfläche des letzteren noch in Druckberührung mit dem unteren Ende 46 des Absaugventilbauteils 34 durch die Kraft der Feder 45 gedruckt wird«

Dadurch wird der Abstand zwischen der Ventilfläche des Zuiuhrventilbauteils 45 und dem Ventilsitz 46', d.h_e die. Ventil— Öffnung, allmählich verringert und wenn sphließlich ein Zeit— " punkt erreicht ist, bei dem der auf die obere Fläche des Diaphragmas 29 ausgeübte Druck im Gleichgewicht mit dem auf die untere Fläche des Diaphragmas 29 ausgeübten Druck, wodurch dasselbe nach aufwärts gepresst wird, erreicht ist, lagert sich das Zufuhrventilbauteil 43 gegen den Ventilsitz 46', wie in Fig. 5 gezeigt, so daß die Luftzufuhr durch die Einlaßöffnung CQ abgeschlossen ist. In diesem Zustand ist der auf die obere Fläche des Diaphragmas 29 ausgeübte Steuerungsfließmitteldruck

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• im Gleichgewicht mit dem entsprechenden Druck der füllenden Luft und es findet weder eine Zufuhr noch ein Ausstoß von komprimierter Luft statt, da sowohl die Einlaßöffnung als auch die Auslaßöffnung geschlossen sind. In einem derartigen Zustand ist das Luftsteuerungsrelais in seinem Gleichgewichtszustand oder Haltezustando

Wenn dann der auf die obere Fläche des Diaphragmas 29 ausgeübte Druck nachgelassen.wird, steigt der auf die untere Fläche des Diaphragmas 29 ausgeübte Druck über den auf die obere Fläche desselben ausgeübten Druck an, wodurch das Diaphragma 29 nach aufwärts gedrückt wird, so daß das Absaugventllbauteil 34 sich nach aufwärts zieht und das untere Ende 46 des xxbsaugventilbauteils 34 sich nach aufwärts von der Ventilfläche des Zufuhrventilbauteils 43» wie in FIg₀ 2 gezeigt, wegbewegt,, Es ist ersichtlich, daß unter diesen Bedingungen die in die Bremskammer eingefüllte komprimierte Luft nach auswärts durch die Zufuhröifnung 42, den inneren Luftdurchgang 44 und die A-jsstoßöffnung 49 ■abgelassen wird. In dieser Stellung ist das A Drucksteuerungsrelais in seinem abgesaugten Zustand oder freigegebenen Zustand«,

Gemäß der Erfindung kann eine erhöhte Menge an komprimierter Luft mit hoher Strömungsgeschwindigkeit durch das Drucksteuerungsrelais geführt werden, so daß die Brennkammer rasch gefüllt wird und*dadurch eine rasche Bremswirkung erzielt wird.

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oriq,nal

In diesem Zusammenhang stellt es ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung dar, daß die vorstehend aufgeführte rasche Bremswirkung aufgrund einer gesteigerten Menge von komprimierter Luft mit hoher Strömungsgeschwindigkeit durch Kittel erreicht wird, die so betrieben v/erden, daß in günstiger Weise der Druckaufbau in dem Luftsteuerimgsventil in zwingender Beziehung mit einem an das Luftsteuerungsventil angewandten Signaldruck oder durch das Gleichgewicht zwischen

P dem Druclcaufbau in dem Relais und dem daran angelegten Signaldruck geregelt wird, ϊ/eiterhin ist genau zu sehen, daß, selbst wenn der Druck in der Luftzufuhröffnung 42 einen Anstieg auf Grund der Zufuhr von komprimierter Luft erhält, die Beziehung zwischen der Volumenkammer 40 mit einem relativ großen Volumen und dem-Hundstuck- 41 mit einer engen Öffnung so ist, daß der Druckaufbau in der Volumenkammer 40 auf G-rund der Tatsache, daß das Mundstück 41 den Zutritt der komprimierten Luft in die Volumenkammer 40 begrenzt, in geeigneter Weise verzögert ist. Anders ausgedrückt ist es ein wesentliches Merkmal der" Eriindung, daß das Volumen der Volumenkammer 40 und die Form des Mundstückes 41 in geeigneter Weise so aufeinander abgestimmt sind, daß der Zeitraum, zu dem der Druck in der Volumenkammer

" " den Wert von 1 kg/cm nach Beginn der Zufuhr der komprimierten

Luft erreicht, um einen Betrag von 0,01 bis 0,05 Sekunden be- ^""^s-ü^l-i-ch des Zeitraums, au dem der Druck in der Luftzufuhr-Öffnung 42 den Wert von 1 kg/cm erreicht, verzögert ist.

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Bei den in den Fig. 6 und 7 graphisch dargestellten Versuchsergebnissen stellt die einfach punktierte Kurve A die Art des Druckaufbaus in einer Bremskaminer auf Grund des erfindungsge— mäßen Luftdruckrelais dar, an das ein Signaldruck von 6,5 kg/cm angelegt wurde, wenn ein Druck der komprimierten Luft von 6»5 kg/cm aus dem Luftreservoir 16 geliefert wurde. Die mit zwei Punkten markierte Kurve B stellt die Form des Di-uekaui'baus in einer Bremslcammer durch ein übliches Luftsteuerrelais unter den gleichen Bedingungen wie vorstehend dar. Diese beide Kurven stellen den Fall des raschesten Druckaufbaues dar, der gewöhnlich als notbremsung (emergency braking) bezeichnet wird. Die ausgezogenen und gestrichelten Kurven E und D der Fig. 6 stellen zwei unterschiedliche Zustände des Druckaufbaus in einer Bremskammer unter einem Bremsdruck (gewöhnlich von 1 bis 3 kg/cm ) dar, wie er gewöhnlich beim sogenannten normalea Breiustii angewandt wird· Bei diesen Kurven zeigt die aiisjezojene .Kurve E die Art des Druckaufbaus mit dem erfiiidungsgeiuäßen Luft.-;t,euerungs— relais bei einem Bremsdruck von 3 kg/cm^, während die gestrichelte Kurve D den entsprechenden Zustand des Druckaufbaus mittels eines üblichen Luftsteuerungsrelais wiedergibt. Auch aus diesen Kurven E und D ist ersichtlich, dat- die Art und Vieise des Druckauf baus mittels des . erfindungs_ö-eaäben Luft steuerung-relais grundsätzlich unterschiedlich von aeujenijen der üblichen Luftsteuerungsrelais ist· Der augenfälligste Untereoiiied ist, dalj der Breinsdruck von 3 kg/cm'" am lunkt E in etwa 0,09 Selcunden bei Verwendung des erfinä-angsöemäi3en Luftsteuerungs-Relais erzielt wird, v.^rälirend der gleiche Bremsdruck von 3 1-cg/cn

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erst beim Punkt H nach etwa 0,4 Sekunden bei Verwendung des üblichen Luftsteuerungsrelais erreicht wird, daß somit das· Luftsteuerungsrelais ,gemäß der Erfindung um etwa 0,3 Sekunden rascher arbeitet als das übliche Luftsteuerungsrelaia, wenn ein bestimmter Bremsdruck erreicht werden soll, somit einen großen Einfluß zur Beschleunigung der Bremswirkung hat. Die ausgezogenen und gestrichelten Kurven E' und D¹ der "Figo 7 zeigen zwei unterschiedliche Arten des Druckaufbaus bei einem Bremsdruck von 1 kg/cm . Bei diesen Kurven zeigt die ausge- w zogene Kurve E' die Art des Druekaufbaus mittels des Luftsteuerungsrelais gemäß der Erfindung, während die gestrichelte Kurve D' diejenige unter Verwendung eines üblichen Luft- / Steuerungsrelais zeigt. Auch aus diesen Kurven läßt sich sehen, daß die Art und Weise des Druekaufbaus bei Anwendung des er·* findungsgemäßen Luftsteuerungsrelais von derjenigen eines üblichen Luftsteuerungsrelais grundsätzlich verschieden ist. Der eindeutigste Unterschied hierfür ist, daß der Bremsdruck .von 1 kg/cm beim Punkt E' in etwa 0,05 Sekunden bei Verwendung des erfindungsgemäßen Luftsteuerungsrelais erreicht ist, während der gleiche Bremsdruck von 1kg/cm beim Punkt H¹ erst in etwa 0,3 Sekunden bei Verwendung eines üblichen Relais erreicht wird, so daß das Luftsteuerungsrelais gemäß der Er-· findung um etwa 0,25 Sekunden rascher zur Erzielung des gewünschten Bremsdruckes arbeitet.

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Ba "ergibt sich aus dem -vorstehenden, daß das verbesserte er-, findungsgemäße Iiuftsteuerungsrelais hinsichtlich seiner Ar-» beitsweise, in der Richtung völlig eigenartig ist, daß das Druekgleichgewicht in geeigneter Weise verzögert wird, um die Geschwindigkeit des Bremsdruekanstieges zu beschleunigen und daß gleichzeitig erreicht wird, daß der Druck zeitweilig oberhalb eines vorbestimmten Bestwertes steigt„ Anders ausgedrückt sind aus den Kurven E der Fig. 6 und E* der iig_o 7 jeweilige Punkte 1 und I?¹ eines Spitzendruckes zu sehen, der die Gipfelwerte des zeitweiligen Druckanstieges angibt» Auf Grund die- ses Druckes kann die Spitze des Bremseffektes am Beginn der Bremsarbeit erhöht werden und der Bremsweg, bis ein lahrzeug zum Stehen gebracht ist, wird erheblich abgekürzt.

ORIQJWAL fNSPSCTED

Claims

■" ■ PATEITAiSPSUCH

Verbessertes Luftsteuerungsrelais für ein Luftbremssystem für Kraftfahrzeuge, die ein entsprechend der Betätigung eines Pedales ansprechendes Regelventil und ein in einer Bremsluftleitung zu den Vorderrädern und/oder Hinterrädern angebrachtes Luftsteuerungsrelais haben, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftsteuerungsrelais eine Volumenkammer mit einem relativ großen Volumen und ein Mundstück 41 von kleinem Durchmesser, das die Verbindung zwischen der Volumenkammer 40 und einem Luftauführungsdurehgang durch das Relais herstellt, besitzt, wobei die Volumenkammer und das Mundstück so aufeinander abgestellt sind, daß der Druckaufbau in der Volumenkammer bis zum Erreichen eines Druckgleichgewichtes unter einem Druckunterschied von 1 kg/cm um 0,01 bis 0,05 Sekunden verzögert wird und daß Luftsteuerungsrelais eine Druckspitze bei Beginn des Füllartoeitsganges mit komprimierter Luft ergibt und eine starke und rasche Bremswirkung erzielt wird.