DE19514185C1

DE19514185C1 - Bremsanlage mit lastabhängiger Regelung des Vorderachs-Bremsdruckes von Fahrzeugen, insbesondere von Nutzfahrzeugen

Info

Publication number: DE19514185C1
Application number: DE1995114185
Authority: DE
Inventors: Otto Vollmer
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 1995-04-21
Filing date: 1995-04-21
Publication date: 1996-10-24
Anticipated expiration: 2015-04-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Bremsanlage nach dem Gattungsbegriff des Patentan spruches 1.

Beim Betrieb von ohne Nutzlast fahrenden Nutzfahrzeugen, insbesondere bei Sat telzugmaschinen ohne Auflieger bzw. bei Fahrzeugen mit kurzem Radstand und hochgesetztem Fahrerhaus, besteht ein Problem darin, daß die Hinterachse stark entlastet und die Vorderachse überbremst wird. Bei stärkerer Abbremsung kann dies sogar dazu führen, daß die Hinterachse von der Fahrbahn abhebt.

Bei einer Bremsanlage der gattungsgemäßen Bauart (DE 25 48 973 B1) sind Mittel wirksam, welche bei einem Ausfall des Hinterachsbremskreises oder bei einem Aus fall der lastabhängigen Ansteuerung des Bremskraftreglers vorsehen, daß über eine mechanische Betätigung des Bremsventils in Form eines Fußbremsventils die Aus steuerung des vollen Bremsdruckes im Vorderachsbremskreis erhalten bleibt. Eine Reduzierung der Ansteuerung des Druckwandlers des Fußbremsventils unterhalb eines gegebenen Leerlastwertes ist hierbei nicht vorgesehen. Dies gilt auch für glei chermaßen gattungsgemäße Fahrzeugbremsanlagen (DE 26 35 607 A1) bei wel chen ein dem Druckwandler vergleichbares Druckverhältnisventil über einen Bypass außer Funktion gesetzt werden kann, derart, daß bei Ausfall des Hinterachskreises, also bei Fehlen eines lastabhängigen Steuerdruckes, die Vorderachse weiterhin ge bremst werden kann. Auch hier geht die Betrachtungsweise in Richtung Sicherstel lung des Vorderachsbremsdruckes.

Bei einer desweiteren bekannten Anlage (DE 32 23 935 A1) wird bereits vorgeschla gen, über ein Magnetventil wahlweise die Steuerkammer eines Druckwandlers zu beaufschlagen; auch hier erfolgt die Ansteuerung vorzugsweise zum Zwecke ange paßter Druckerhöhung bis zum Verhältnis von 1 : 1.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, bei einer Bremsanlage der in Rede stehenden Art einen Vorderachs-Bremsdruck zu erstellen, welcher der Last des Fahrzeuges unter Berücksichtigung starker Entlastung der Hinterachse angepaßt wird. Es soll insbesondere vermieden werden, daß im Fahrbetrieb eine Überbremsung an der Vorderachse zutage tritt.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die Merkmale nach dem Kennzeichnungsteil des Patentanspruches 1.

Die Bremsanlage nach der Erfindung ist in baulich einfacher Weise an bekannten Bremssystemen realisierbar, welche ein zweikreisig aussteuerndes Fußbremsventil und einen automatisch lastabhängigen Bremskraftregler von pneumatischer oder mechanischer Wirkungsweise aufweisen. Der bei derartigen, lastabhängig wirkenden Bremsanlagen dem Fußbremsventil zugeordnete Druckwandler (Last- Leer-Ventil) wird unter Zwischenschaltung eines Schaltventiles vom Bremskraftreg ler angesteuert, derart, daß bei Unterschreiten eines vorherbestimmbaren Schalt druckes von z. B. 0,3 bar die Ansteuerung des Druckwandlers über den Bremskraftregler unterbunden und der Druckwandler entlüftet wird. Das Schaltventil ist in einfacher Weise als Magnetventil oder als pneumatisch ansteuerbares Um schaltventil ausgebildet, wobei die Aktivierung des Schaltventiles lastabhängig er folgt und der Abgriff der Lastgröße entweder unmittelbar oder mittelbar unter Zwi schenschaltung eines Druckschalters, je nach Verwendung eines Umschalt- oder Magnetventiles, erfolgt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprü chen aufgeführt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnah me auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine Darstellung eines Schaltplanes einer Bremsanlage nach der Erfin dung;

Fig. 2 ist ein Diagramm unter Darstellung der Leerlast-, Halblast- und Vollastkennli nien, welche als ausgesteuerter Druck p2 am lastabhängigen Bremskraftregler ge genüber dem eingesteuerten Druck p4 am Bremskraftregler erzeugt werden;

Fig. 3 ist ein Diagramm unter Darstellung der Kennlinien a, b, c und d des am Fuß bremsventil ausgesteuerten Druckes p22 für die Bremszylinder der Vorderachse ge genüber dem ausgesteuerten Druck p21 des Fußbremsventiles entsprechend Druck p4 (eingesteuerter Druck am Bremskraftregler);

Fig. 4 ist ein Ausschnitt der Bremsanlage nach Fig. 1 unter Darstellung eines dem Druckschalter nach Fig. 1 vorgeschalteten Select-High-Ventiles;

Fig. 5 ist eine der Fig. 1 vergleichbare Ansicht einer Bremsanlage nach einer weite ren Ausführungsform gemäß der Erfindung, unter Verwendung eines pneumatisch ansteuerbaren Umschaltventiles;

Fig. 6 ist eine vergrößerte Schnittdarstellung des in der Anlage nach Fig. 5 verwen deten Umschaltventiles; und

Fig. 7 ist ein der Fig. 4 vergleichbarer Ausschnitt unter Darstellung eines dem pneu matisch ansteuerbaren Umschaltventil nach Fig. 5 vorgeschalteten, von den Luftfe derbälgen der beiden Fahrzeugseiten der Hinterachse ansteuerbaren Select-High- Ventiles.

Die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Bremsanlage gemäß der Erfindung weist neben einer Vielzahl von im einzelnen nicht näher erläuterten, aus dem Stand der Technik bekannten Elementen folgende Bestandteile auf: Bremszylinder 1 der Vor derachse des Nutzfahrzeuges, Bremszylinder 3 der Hinterachse, Druckluftbehälter 5, ein Fußbremsventil 7, einen Bremskraftregler 9, Luftfederbälge 11 der Hinterach se, ein Magnetventil 13 und einen Druckschalter 15. Das von den Druckluftbehäl tern 5 gespeiste Fußbremsventil 7 ist zweikreisig ausgelegt und über an sich be kannte pneumatische Leitungsverbindungen zum Zwecke der Bremsbetätigung an die Bremszylinder der Vorder- und Hinterachse angeschlossen.

Das Fußbremsventil ist mit integriertem Last-Leer-Ventil versehen, d. h. ein vom last abhängigen Bremskraftregler 9 ausgesteuerter lastabhängiger Druck der Hinterach se wird zur lastabhängigen Regelung des Vorderachsbremsdruckes verwendet und wirkt innerhalb des Fußbremsventils auf eine (nicht dargestellte) Kolbenfläche eines Stufungskolbens des Last-Leer-Ventils, derart, daß, der Vorderachsbremsdruck nach Maßgabe der Zu- oder Abnahme der über den Bremskraftregler umgesetzten Hinterachslast verändert wird. Der vorgenannte lastabhängige Druck des Bremskraf treglers 9 geht über die pneumatische Leitung 17 in das Last-Leer-Ventil (Druck wandler) des zweiten Kreises des Fußbremsventiles 7 ein.

Gemäß der Erfindung ist in der durch die pneumatische Leitung 17 gegebenen Ver bindung zwischen dem lastabhängigen Bremskraftregler 9 und dem Fußbremsventil 7 das Magnetventil 13 eingeschaltet. Das Magnetventil 13 ist so ausgelegt, daß es im stromlosen Zustand die pneumatische Leitungsverbindung zwischen Bremskraf tregler 9 und Fußbremsventil 7 freigibt (wie in Fig. 1 dargestellt), während bei Erre gung die Verbindung zum Bremskraftregler bei gleichzeitiger Entlüftung des Druck wandlers unterbrochen wird, wie nachfolgend erläutert ist.

Der Bremskraftregler 9 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel von pneumatischer Wirkungsweise und weist zwei Anschlüsse 19 und 21 für die Federbälge 11 der Hin terachse auf; wie an sich bekannt wird der Druck der Luftfederbälge 11 zur lastab hängigen Steuerung des Bremskraftreglers 9 verwendet, derart, daß der ausgesteu erte lastabhängige Druck in Leitung 17 vom Druck der Luftfederbälge 11 beeinflußt ist. Der Anschluß 19 des Bremskraftreglers 9 ist an den Druckschalter 15 ange schlossen; die Funktion des hinsichtlich seines Aufbaues im einzelnen nicht näher erläuterten Druckschalters 15 wird demgemäß vom Druck des mit dem Anschluß 19 verbundenen Luftfederbalges 11 beeinflußt. In Fig. 1 der Zeichnung ist dies der un tere Luftfederbalg 11. Die Wirkungsweise des Druckschalters 15 ist so ausgelegt, daß er unterhalb eines vorbestimmten Druckes des Luftfederbalges, also z. B. unter halb von 0,3 bar schließt, derart, daß das an den Druckschalter 15 vermittels der elektrischen Leitung 23 angeschlossene Magnetventil 13 bei Unterschreiten des Druckes von 0,3 bar erregt wird und die pneumatische Verbindung zum Brems kraftregler 9 sperrt, während die Verbindung zum Leer-Last-Ventil (Druckwandler) mittels des Magnetventils entlüftet wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 ist nachfolgend die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Bremsanlage erläutert, wie folgt:

Die Fig. 2 zeigt den ausgesteuerten Druck p2 (Hinterachse) des Bremskraftreglers bei verschiedenen Beladungszuständen (Leerlast, Halblast, Vollast) in Abhängigkeit vom eingesteuerten Druck p4, welcher dem ausgesteuerten Druck am ersten Kreis des Fußbremsventiles 7 entspricht. Der letztgenannte ausgesteuerte Druck steht über die pneumatische Leitung 25 am Bremskraftregler 9 an. Der Druckverlauf Leer last, Halblast oder Vollast, wie in Fig. 2 dargestellt, ist durch die lastabhängige Grö ße, d. h. durch die am Anschluß 19 und 21 von den Luftfederbälgen 11 eingesteuer ten Drücke bestimmt, wie an sich bekannt. Der niedrigste Bremsdruck p2 entspricht folglich der Leerlastkennlinie C, d. h. auch ein Balgdruck in den Luftfederbälgen 11 unter dem Leerlastwert (im angenommenen Beispiel p41/42 der Anschlüsse 19 und 21 = 0,5 bar) führt zu keiner weiteren Absenkung des ausgesteuerten Brems druckes.

In Fig. 3 der Zeichnung ist am Fußbremsventil 7 der ausgesteuerte Druck p22 ent sprechend Bremszylinderdruck an der Vorderachse gegenüber dem am 1. Kreis des Fußbremsventils ausgesteuerten Druck p21 entsprechend p4 am Bremskraftregler 9 wiedergegeben. Die Kennlinien für Vollast, Halblast und Leerlast sind mit a, b und c bezeichnet, während die Kennlinie d dem Verlauf bei entlüftetem Druckwandler (Sperrlage des Magnetventils) entspricht, wie nachfolgend erläutert ist.

Unterschreitet der Balgdruck durch die eingangs genannte Entlastung der Hinter achse den Leerlastwert um einen definierten Betrag, z. B. um 0,2 bar von 0,5 bar auf 0,3 bar, schließt der Druckschalter 15, d. h. er wird aktiv und erregt das Magnet ventil 13, welches umschaltet, die Verbindung zum Bremskraftregler 9 folglich sperrt und dem Leitungsabschnitt zum Anschluß 27 des Fußbremsventiles 7 entlüftet (p = 0). Dies hat zur Folge, daß der ausgesteuerte Bremsdruck am Anschluß 29 (Vorder achse) des Fußbremsventiles 7 bis auf die Kennlinie d (Fig. 3) abgesenkt wird.

Durch diese Druckreduzierung kann eine nachteilige Überbremsung der Vorderach se des Nutzfahrzeuges verhindert werden. Sobald sich der Balgdruck der Luftfeder bälge 11 wieder erhöht, und zwar durch steigende Achslast, und den Schaltpunkt des Druckschalters 15 erreicht (im genannten Beispiel 0,3 bar ± Toleranz), erfolgt die Rückstellung des Magnetventiles 13 in die auf Durchgang geschaltete Ausgangs stellung, wie in Fig. 1 gezeigt. In dieser Ausgangsstellung erfolgt die normale Ausre gelung im Bereich der Kennlinien A, B und C nach Fig. 2 bzw. a, b und c nach Fig. 3. Die Höhe der Druckabsenkung von Kennlinie c auf Kennlinie d hängt hierbei von der Auslegung der Bremsanlage ab, insbesondere vom gewählten Druckverhältnis des integrierten Druckwandlers bzw. Last-Leer-Ventiles im Fußbremsventil 7.

Es ist selbstverständlich auch möglich, die vorstehend beschriebene Einrichtung in modifizierter Art bei einer Bremsanlage mit einem mechanisch angesteuerten Bremskraftregler vorzusehen; dabei ist statt des Druckschalters beispielsweise ein Mikroschalter oder ein Induktiv-Sensor einzusetzen, der über die Drehbewegung des bei einem mechanischen Bremskraftreglers vorgesehenen Nockens oder der den Nocken tragenden Welle geschaltet wird.

In Fig. 4 der Zeichnung ist ausschnittweise eine alternative Ansteuerung des Druck schalters 15 aufgezeugt. Der Druckschalter ist hierbei über ein Select-High-Ventil 31 vom jeweils höheren Balgdruck der Luftfederbälge 11 der Hinterachse beaufschlagt. Die Zwischenschaltung des Select-High-Ventiles 31 stellt ein Sicherheitsmerkmal dar, durch welches z. B. im Vollastbetrieb vermieden wird, daß bei Ausfall eines Luftfederbalges eine Reduzierung des Vorderachsbremsdruckes über das Last- Leer-Ventil des Fußbremsventiles erfolgt.

In Fig. 5 der Zeichnung ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anlage zur Bremskraftregelung dargestellt, bei welcher gegenüber der Anordnung nach Fig. 1 auf den Druckschalter 15 verzichtet wurde. Gemäß Darstellung ist einer der Luftfederbälge, im dargestellten Ausführungsbeispiel der untere Luftfederbalg 11 der Hinterachse sowohl an den Bremskraftregler als auch direkt an ein Umschalt ventil 33 angeschlossen. Das direkt vom Balgdruck beaufschlagte Umschaltventil 33 ist von rein pneumatischer Wirkungsweise und schaltet in einer dem Magnetventil 13 nach Fig. 1 vergleichbaren Weise auf Durchgang zum Fußbremsventil, wenn der Balgdruck beispielsweise einen Druckwert von höher als 0,3 bar aufweist. Gemäß Fig. 6, welche das Umschaltventil 33 in Schnittansicht wiedergibt, ist ein Schaltkol ben 35 gegen Federkraft von dem am Anschluß 37 anstehenden Balgdruck des in der Darstellung nach Fig. 5 unteren Luftfederbalges 11 beaufschlagbar und öffnet über das Einlaß-Auslaß-Ventil 39 die pneumatische Leitungsverbindung zwischen den Anschlüssen 41 und 43, derart, daß in der Darstellung nach Fig. 5 und 6 eine Durchsteuerung von dem den ausgesteuerten Bremskraftreglerdruck führenden An schluß 41 zum Anschluß 27 des Fußbremsventiles erfolgt. Bei Unterschreiten eines Druckes von z. B. 0,3 bar führt die in Fig. 6 dargestellte Feder 45 den Schaltkolben 35 in eine Position zurück, in welcher das Einlaß-Auslaß-Ventil 39 die vorgenannte Verbindung (Anschlüsse 41 und 43) sperrt und den Anschluß 43 als auch den An schluß 27 des Fußbremsventiles vermittels des Auslasses 47 entlüftet. Die Wir kungsweise der unter Bezugnahme der Fig. 5 und 6 erläuterten Umschalteinrichtung entspricht derjenigen, wie sie unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 und die Kennlinien derselben erläutert ist.

Fig. 7 gibt in einer der Fig. 4 vergleichbaren Weise die alternative Verwendung eines Select-High-Ventiles 49 wieder, welches bei Anschluß an die Luftfederbälge 11 un mittelbar dem Umschaltventil 33 vorgeschaltet ist und das zuvor genannte Sicher heitsmerkmal für den Fall des Ausfalles eines Luftfederbalges vermittelt.

Bezugszeichenliste

1 Bremszylinder
3 Bremszylinder
5 Druckluftbehälter
7 Fußbremsventil
9 Bremskraftregler
11 Luftfederbalg
13 Magnetventil
15 Druckschalter
17 Leitung
19 Anschluß
21 Anschluß
23 Leitung
25 Leitung
27 Anschluß
29 Anschluß
31 Select-High-Ventil
33 Umschaltventil
35 Schaltkolben
37 Anschluß
39 Einlaß-Auslaßventil
41 Anschluß
43 Anschluß
45 Feder
47 Anschluß
49 Select-High-Ventil

Claims

1. Bremsanlage mit lastabhängiger Regelung des Vorderachs-Bremsdruckes von Fahrzeugen insbesondere von Nutzfahrzeugen, mit einem für die Bremszylinder von Vorder- und Hinterachse vorgesehenen, direkt wirkenden, zweikreisigen Fußbremsventil, welchem ein Druckwandler zur Regelung des Vorderachs-Bremsdruckes in Abhängigkeit des von einem lastabhängigen Bremskraftregler ausgesteuerten H interachs-Bremsdruckes zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorderachs-Bremsdruck der Bremsanla ge bei Unterschreiten einer bestimmten Hinterachslast automatisch unter den normalen Leerlast-Bremsdruck absenkbar ist.

2. Bremsanlage nach Anspruch 1, mit einem über Luftfederbälge der Hinterach se pneumatisch angesteuerten Bremskraftregler, gekennzeichnet durch fol gende Merkmale:

a) der Bremskraftregler (9) ist mit seinem lastabhängig beeinflußten, aus gesteuerten Druck unter Zwischenschaltung eines Schaltventils (Ma gnetventil 13; Umschaltventil 33) an einen Steueranschluß (27) des Druckwandlers angeschlossen; und
b) das Schaltventil ist in Abhängigkeit der Hinterachslast zwischen einer Durchgangsstellung für den ausgesteuerten Druck des Bremskraftreg lers (9) und einer Sperrstellung schaltbar, in der der Steueranschluß (27) des Druckwandlers drucklos gemacht wird.

3. Bremsanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Schaltventil ist als ein Magnetventil (13) ausgebildet, welches in er regtem Zustand die Sperrstellung und in entregtem Zustand die Durch gangsstellung einnimmt;
b) die Bestromung des Magnetventils (13) erfolgt mittels eines Druck schalters (15); und
c) der Druckschalter (15) ist in Abhängigkeit der Hinterachslast wirksam.

4. Bremsanlage nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Druckschalter (15) ist vom Druck wenigstens eines der Luftfeder bälge (11) ansteuerbar; und
b) der Druckschalter (15) ist unterhalb eines vorbestimmten Druckes des Luftfederbalges aktivierbar, derart, daß er die Bestromung des Magnet ventils (13) auslöst.

5. Bremsanlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschalter (15) über ein Select-High-Ventil (31) an die Luftfederbälge (11) der beiden Fahrzeugseiten der Hinterachse angeschlossen ist.

6. Bremsanlage nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) das Schaltventil ist als ein pneumatisch angesteuertes Umschaltventil (33) ausgebildet, welches bei pneumatischer Betätigung die Sperrstel lung einnimmt und welches in nicht betätigtem Zustand die Durch gangsstellung einnimmt; und
b) die Betätigung des Umschaltventils (33) erfolgt einerseits mittels des Balgdruckes wenigstens eines der Luftfederbälge (11) der Hinterachse und andererseits mittels rückstellender Federkraft.

7. Bremsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Um schaltventil (33) mittels eines Select-High-Ventils (31) an die Luftfederbälge (11) der beiden Fahrzeugseiten der Hinterachse angeschlossen ist.

8. Bremsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Druckwandler als Last-Leer-Ventil im Fußbremsventil inte griert ist.

9. Bremsanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß der Druckwandler als separate Einheit zwischen Fuß bremsventil und Vorderachs-Bremszylinder angeordnet ist.

10. Bremsanlage nach Anspruch 1, mit einem mechanisch angesteuerten Brems kraftregler, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) der Bremskraftregler ist mit seinem lastabhängig beeinflußten, ausge steuerten Druck unter Zwischenschaltung eines Magnetventils (13) an einen Steueranschluß (27) des Druckwandlers angeschlossen;
b) das Magnetventil (13) ist durch einen Mikroschalter bzw. Induktiv- Sensor ansteuerbar, welcher über die lastabhängig beeinflußte Dreh bewegung des Nockens bzw. der Welle des mechanischen Brems kraftreglers schaltbar ist, und
c) das Magnetventil (13) ist in Abhängigkeit der Hinterachslast zwischen einer Durchgangsstellung für den ausgesteuerten Druck des Brems kraftreglers und einer Sperrstellung schaltbar, in der der Steueran schluß (27) des Druckwandlers drucklos gemacht wird.