DE19727110A1 - Lastbremsventil, insbesondere für luftgefederte Anhänger von Nutzfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lastbremsventil nach dem Gattungsbegriff des Patentan­ spruches 1.

Für eine lastabhängig gesteuerte Bremsbetätigung von Nutzfahrzeugen werden Bremskraftregler mit mechanischer oder pneumatischer Ansteuerung verwendet (DE-27 39 884 A1, DE-29 17 073 A1), bei welchen in Abhängigkeit vom Steuerhub eines Stößels eine durch eine abgestützte Membrane dargestellte Steuerfläche ei­ nes Stufenkolbens veränderbar ist. Mit Hilfe dieses Stufenkolbens und einer darin integrierten Ventileinheit wird der am Steuereinlaß eingesteuerte Bremsdruck um ein variierbares Verhältnis reduziert und beaufschlagt den Kolben eines integrierten Relaisventils. Der mittels des Relaisventils und eines an diesem anstehenden Vor­ ratsdruckes ausgesteuerte Druck gelangt zu den Bremszylindern des Fahrzeuges. Die lastabhängige Beeinflussung erfolgt demnach mittelbar d. h. über den Stößel, welcher bei pneumatischer Ansteuerung von einem balgdruckabhängig verschiebbaren Nocken positionsveränderbar ist. Mit Hilfe derartiger Bremskraftregler läßt sich - auch unter Einbindung einer Anlegedruckdurchsteuerung - bei automatischer Wirkungsweise das erwünschte Reduzierverhältnis für den ausgesteuerten Druck erreichen.

Für den Anhängerbetrieb sind derartige Bremskraftregler in gleicher Weise geeignet wie für Zugfahrzeuge. Der beträchtliche Bauaufwand macht es jedoch notwendig, über eine insbesondere im Anhängerbetrieb geeignete, baulich einfache Ventileinrichtung zu verfügen, welche lastabhängig d. h. federbalgdruckabhängig, ansteuerbar ist und eine für den normalen Anhängerbetrieb geeignete Bremskraftregelung gestattet.

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

Das Lastbremsventil ist im Sinne eines durchsteuernden Ventils durch den Feder­ balgdruck direkt beaufschlagbar d. h. die lastabhängige Größe geht direkt in die Be­ tätigung des Ventilsystems ein, wobei bei Fehlen des Balgdruckes, also einem Bruch der Luftfederbälge oder der zugehörigen Leitungen, ein direktes Aussteuern des Bremsdruckes im Verhältnis von 1 : 1 sichergestellt ist. Die Sicherheitsfunktion ist also im vollen Umfang gewährleitet.

In gleicher Weise ist das Ansprechverhalten des Lastbremsventils ausreichend d. h. die verfügbaren Flächenverhältnisse reichen aus, um sicherzustellen, daß das Ven­ tilsystem bereits bei einem geringen Balgdruck von z. B. 0,7 bar und Anlegen des Bremssteuerdruckes zu wirken beginnt, derart daß zunächst kurzfristig ein Durchsteuern des Druckes und im weiteren Verlauf bei Erhöhung der Reaktionskraft das Erreichen der Bremsabschlußstellung erreicht wird.

Der bauliche Aufwand derartiger Lastbremsventile ist niedrig; ihre Charakteristik ist durch Flächenänderungen der Kolben des Ventilsystems einstellbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren Patentansprü­ chen aufgeführt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnah­ me auf die beigefügte Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Anhängerbremsanlage eines Nutzfahr­ zeuges unter Verwendung des Lastbremsventils nach der Erfindung;

Fig. 2 ist eine vergrößerte, schematische Schnittansicht des Lastbremsventils der in Fig. 1 verwendeten Art; und

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des ausgesteuerten Druckes gegenüber dem Bremssteuerdruck, wobei die Beeinflussung durch unterschiedliche Balgdrücke ersichtlich ist.

In Fig. 1 der Zeichnung ist schematisch eine Bremsanlage eines Anhängers eines Nutzfahrzeuges dargestellt, bei welcher das erfindungsgemäße Lastbremsventil 1 zur Anwendung gelangt. Die weiteren Bauteile der in Fig. 1 wiedergegebenen Bremsanlage sind im übrigen von herkömmlicher Bauart und Wirkungsweise, so daß die Beschreibung auf die wesentlichen Merkmale beschränkt ist. Es sind ein Kupplungskopf 3 für Vorrat, ein Kupplungskopf 5 für Steuerleitungsdruck, ein sogenanntes Kombi-Löseventil 7, ein Anhängerbremsventil 9, Luftvorratsbehälter 11, 13, Membranbremszylinder 15, Kombibremszylinder 17 und ABS-Relaisventile 19 vorgesehen. Es handelt sich um einen Anhänger mit Luftfederung d. h. es sind zu beiden Seiten des Anhängers Luftfederbälge 21 angeordnet. Das in der Verbindung zwischen dem Kupplungskopf 5 bzw. dem Anhängerbremsventil 9 und den Bremszylindern befindliche Lastbremsventil 1 nach der Erfindung ersetzt einen an dieser Position üblicherweise vorgesehenen automatisch lastabhängigen Bremskraftregler mit pneumatischer Ansteuerung.

Das in Fig. 2 wiedergegebene, direkt wirkende Lastbremsventil 1 gemäß der Erfindung ist mit Anschlüssen 23, 25, 27 und einem Entlüftungsanschluß 29 versehen. Der Anschluß 23 steht über eine Leitung 31 mit dem Anhängerbremsventil 9 in Verbindung, der Anschluß 25 ist über eine Leitung 33 und über die ABS- Relaisventile 19 mit den Membranbremszylindern 15, 17 verbunden, und der Anschluß 27 ist eine Leitung 35 an die Luftfederbälge 21 angeschlossen. Im Gehäuse des Lastbremsventils 1 befindet sich ein innerer Kolben 37, welcher gegenüber einem Doppelventilkörper 39 wirkt, ein weiterer Kolben 41, welcher gleichfalls gegenüber dem Doppelventilkörper 39 wirkt und unter der Verspannung einer Feder 43 steht, und ein Ringkolben 45, welcher von dem am Anschluß 27 anstehenden Druck der Luftfederbälge 21 beaufschlagt ist.

Am Anschluß 27 steht ständig der Druck der Luftfederbälge 21 an, also auch bei nicht betätigter Bremse. Oberhalb eines Druckes von z. B. 0,7 bar wird der Kolben 41 durch den Druck der Luftfederbälge in Anschlagposition d. h. gegen die Kraft der Feder 43 auf einen Anschlag 47 gedrückt. Gleichzeitig ist der Kolben 37 unter Einwirkung des druckbeaufschlagten Ringkolbens 45 in Anlage an einem Anschlag 49 d. h. alle Kolben des Systems sind auf Anschlag gefahren.

Beim Betätigen der Bremse d. h. bei Druckbeaufschlagung über das Anhängerbremsventil 9, gelangt die Luft aus der Leitung 31 über den Anschluß 23, den geöffneten Einlaß 51 und den Anschluß 25 zu den Bremszylindern 15, 17 bzw. den diesen Bremszylindern vorgeschalteten ABS-Relaisventilen. Der ausgesteuerte Bremsdruck wirkt als Reaktionsdruck an der Unterseite des Kolbens 37; der Druck in den Bremszylindern baut sich soweit auf, bis die Kraft unter dem Kolben 37 gleich der Summe der Kräfte über dem Kolben 37 und dem Ringkolben 45 ist, so daß der Einlaß 51 schließt (Bremsabschlußstellung).

Beim Lösen der Bremse, d. h. bei Druckentlastung am Anschluß 23, bewegt sich der Kolben 37 in der Darstellung nach Fig. 2 nach oben gerichtet und öffnet den Auslaß 53, welcher zwischen dem Doppelventilkörper 39 und dem Kolbenrohr 54 des Kolbens 41 besteht, derart, daß eine Entlüftung der Bremszylinder durch den Auslaß 29 herbeigeführt wird. Nach vollständigem Druckabbau überwiegt die vom Ringkolben 45 ausgeübte, nach unten gerichtete Kraft, so daß der Kolben 37 wieder auf seine Anschlagposition nach unten fährt und der Auslaß 53 geschlossen wird. Der Einlaß 51 öffnet wieder, so daß die Verbindung zwischen dem Anschluß 23 und den Bremszylindern wieder geöffnet ist.

Bei einem Ausfall der Luftfederbälge d. h. bei einem Platzen derselben oder bei ei­ nem Bruch der dazugehörigen Verbindungsleitung, fällt der Druck am Anschluß 27 auf den Wert 0 ab, so daß der Kolben 41 unter Einwirkung der Feder 43 nach oben fährt und hierbei der Kolben 37 und der Ringkolben 45 mitgenommen werden, derart, daß sich der Einlaß 51 in ständig geöffneter Lage befindet. In dieser in Fig. 2 dargestellten Position erfolgt bei Bremsung ein Durchsteuern des Druckes im Verhältnis 1 : 1 d. h. der Druck am Anschluß 23 ist identisch am Anschluß 25 und in den Bremszylindern zur Verfügung.

In Fig. 3 ist schematisch der Druckverlauf des ausgesteuerten Druckes p2 am Anschluß 25 gegenüber dem am Lastbremsventil 1 anliegenden Bremssteuerdruck p1 wiedergegeben, wobei die Wirkungen unterschiedlicher Drücke p4 der Luftfederbälge veranschaulicht sind. Aus dem Druckverhältnis von zunächst 1 : 1 knicken die Druckverläufe entsprechend unterschiedlichem Balgdruck p4 an unterschiedlichen Positionen entlang der 45°-Linie ab. Bei einem Balgdruck von z. B. 6 bar bei voll beladenem Fahrzeug beginnt die Reduzierung des ausgesteuerten Druckes p2 bei etwa 6 bar Bremssteuerdruck (p1).

Die Steigerung der Druckverläufe ist durch Flächenänderungen der Kolben des Systems möglich, wobei Durchmesserreduzierungen bzw. -vergrößerungen mit Hilfe von Einsätzen bzw. Zwischenstücken vorgenommen werden können.

Die Erfindung ist nicht auf die beispielhaft wiedergegebene Schaltungszuordnung des Lastbremsventils 1 zwischen Anhängerbremsventil 9 und den Bremszylindern beschränkt. Das Lastbremsventil kann dem Anhängerbremsventil vorgeschaltet sein. In diesem Fall würde bei einem Bruch der Vorratsleitung die automatische Abbremsung mittels des Anhängerbremsventils in herkömmlicher Weise erfolgen d. h. ohne lastabhängige Druckreduzierung.

In die Ansteuerung des Lastbremsventils am Anschluß 27 kann bei zweikreisiger Luftfederanlage ein Zweiwegeventil eingesetzt werden, damit immer der höchste Balgdruck durchgesteuert wird. Es ist auch möglich, ein derartiges Zweiwegeventil zwischen die beiden Seiten einer Achse zu schalten, so daß jeweils der höchste Balgdruck einer Seite durchsteuert.

Die Anwendung des Lastbremsventils ist nicht auf die beispielhaft wiedergegebene Sattelanhängeranlage beschränkt, d. h. es kann auch bei einem Starrdeichsel-, bzw. Deichselanhänger verwendet werden.

Bezugszeichenliste

1

Lastbremsventil

3

Kupplungskopf

5

Kupplungskopf

7

Kombi-Löseventil

9

Anhängerbremsventil

11

Luftvorratsbehälter

13

Luftvorratsbehälter

15

Membranbremszylinder

17

Kombibremszylinder

19

ABS-Relaisventil

21

Luftfederbalg

23

Anschluß

25

Anschluß

27

Anschluß

29

Entlüftungsanschluß

31

Leitung

33

Leitung

35

Leitung

37

Kolben

39

Doppelventilkörper

41

Kolben

43

Feder

45

Ringkolben

47

Anschlag

49

Anschlag

51

Einlaß

53

Auslaß

54

Kolbenrohr

Claims (6)

1. Lastbremsventil, insbesondere für luftgefederte Anhänger von Nutzfahrzeu­ gen, mit einer vom Druck von Luftfederbälgen beeinflußten Ventileinrichtung, welche einen lastabhängigen Bremsdruck für die Bremszylinder wenigstens einer Fahrzeug­ achse des Anhängers aussteuert, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) das Lastbremsventil (1) ist als ein durchsteuerndes Ventil ausgebildet, dessen den Bremssteuerdruck führender Anschluß (23) bei geöffnetem Einlaß (51) mit den Bremszylindern (15; 17) in Verbindung steht; und
• b) die den Einlaß (51) und den Auslaß (53) des Lastbremsventils (1) steuernde Ventileinrichtung ist sowohl vom Bremssteuerdruck als auch unmittelbar vom Druck der Luftfederbälge (21) des Anhängers beaufschlagt.

2. Lastbremsventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merk­ male:

• a) das Lastbremsventil (1) ist mit einem vom Bremssteuerdruck des Anhängers beaufschlagbaren, gegenüber einem Doppelventilkörper (39) wirkenden und mit die­ sem den Einlaß (51) bildenden Kolben (37) versehen;
• b) der Doppelventilkörper (39) bildet ferner mit einem Ventilsitz den Auslaß (53) des Lastbremsventils;
• c) der Kolben (37) ist von einem gegenüber ihm abgedichtet verschiebbaren Ringkolben (45) umgeben, welcher in Betätigungsrichtung des Kolbens (37) an des­ sen Außenumfang anlegbar ist;
• d) der Ringkolben (45) ist durch den Luftdruck der Luftfederbälge (21) beauf­ schlagt; und
• e) der Ventilsitz des Auslasses (53) ist von einem Kolben (41) getragen, welcher gleichfalls vom Druck der Luftfederbälge (21) beaufschlagt ist.

3. Lastbremsventil nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) der Ventilsitz für den Auslaß (53) ist am Ende eines dem Doppelventilköper (39) zugewandten Kolbenrohres (54) ausgebildet;
• b) das Kolbenrohr (54) ist mit dem durch den Balgdruck beaufschlagten Kolben (41) verbunden, derart, daß das Innere des Kolbenrohres mit der dem Balgdruck abgewandten Seite des Kolbens (41) in Verbindung steht;
• c) die balgdruckabgewandte Seite des Kolbens (41) steht mit Außenluft in Verbindung; und
• d) der Kolben (41) stützt sich auf seiner balgdruckabgewandten Seite an einer gegen den Balgdruck wirkenden Feder (43) ab, derart, daß der Kolben (41) bei Überwinden der Kraft der Feder (43) durch den Balgdruck in eine untere Anschlagposition verlagerbar ist.

4. Lastbremsventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) auf der dem Steuerdruck abgewandten Seite des Kolbens (37) weist dieser eine Reaktionsfläche auf, welche größer ist als die dem Steuerdruck zugewandte Fläche;
• b) der Ringkolben (45) wirkt unter Einwirkung des Balgdruckes in Betätigungs­ richtung des Kolben (37) an dessen Außenumfang ein, derart, daß sowohl der Bremssteuerdruck als auch der Balgdruck insgesamt auf dem Kolbensystem aus innerem Kolben (37) und Ringkolben (45) zur Wirkung gelangen; und
• c) der Ringkolben (45) ist durch den Reaktionsdruck am inneren Kolben (37) entgegengesetzt zu seiner Betätigungsrichtung verlagerbar.

5. Lastbremsventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die balg­ druckabgewandte Seite des Ringkolbens (45) mit Außenluft in Verbindung steht.

6. Lastbremsventil nach einen der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Ringkolben, innerem Kolben und Doppelventilkörper gebildete Ventileinrichtung bei fehlendem Federbalgdruck durch den unter Einwir­ kung der Feder (43) stehenden, den Ventilsitz des Auslasses tragenden Kolben (41) in eine obere Anschlagposition verlagerbar ist, derart, daß bei geöffnetem Einlaß (51) ein Durchsteuern des Bremssteuerdruckes vom Einlaß (Anschluß 23) über den Auslaß (Anschluß 25) zu den Bremszylindern im Verhältnis von 1 : 1 erfolgt.