DE19903286B4

DE19903286B4 - Anhängersteuerventil für eine Druckluftbremsanlage von Zugfahrzeug-Anhänger-Kombinationen

Info

Publication number: DE19903286B4
Application number: DE19903286A
Authority: DE
Inventors: Friedbert Roether
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 1999-01-28
Filing date: 1999-01-28
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2019-01-29
Also published as: SE0000249L; ITRM20000037A1; IT1315807B1; DE19903286A1; ITRM20000037A0; SE0000249D0; SE522528C2

Abstract

Anhängersteuerventil (1) für eine Druckluftbremsanlage von Zugfahrzeug-Anhänger-Kombinationen mit einer zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger angeordneten Anhänger-Bremsleitung und einer Anhänger-Vorratsleitung mit folgenden Merkmalen:
a) Eine Arbeitskammer (14) ist zur Speisung der Anhänger-Bremsleitung vorgesehen,
b) die Arbeitskammer (14) ist über ein kombiniertes Einlass- und Auslassventil (26) mit einer Druckeingangskammer (42) oder mit der Atmosphäre verbindbar,
c) die Druckeingangskammer (42) ist einerseits über ein von einer ungedrosselten Betriebstellung zu kleineren Durchlassquerschnitten hin veränderbares Drosselventil (2) und einen Vorratsanschluss (100) mit einem Druckluftvorrat des Zugfahrzeugs und andererseits ständig mit der Anhänger-Vorratsleitung verbunden,
d) zur Betätigung des kombinierten Einlass- und Auslassventils (26) ist ein erster Relaiskolben (10) vorgesehen, welcher eine von einem Relaiskolben-Steuerdruck beaufschlagte erste Relaiskolben-Steuerkammer (12) begrenzt,
e) die erste Relaiskolben-Steuerkammer (12) ist über ein von einem elektro-pneumatischen Steuerkreis betätigbares Magnetventil (EV) mit dem Vorratsanschluss (100) verbindbar,
f) das Drosselventil (2) beinhaltet einen Drosselventil-Steuerkolben (86) mit mindestens...

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Anhängersteuerventil für eine Druckluftbremsanlage von Zugfahrzeug-Anhänger-Kombinationen nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Ein bekanntes Anhängersteuerventil hat eine Arbeitskammer zur Speisung einer Anhänger-Bremsleitung, wobei die Arbeitskammer über ein kombiniertes Einlassund Auslassventil mit einer Druckeingangskammer oder mit der Atmosphäre verbindbar ist. Die Druckeingangskammer ist einerseits über ein von einer ungedrosselten Betriebstellung zu kleineren Durchlassquerschnitten hin veränderbares Drosselventil und einen Vorratsanschluss mit einem Druckluftvorrat des Zugfahrzeugs und andererseits ständig mit einer Anhänger-Vorratsleitung verbunden. Zur Betätigung des kombinierten Einlass- und Auslassventils ist ein Relaiskolben vorgesehen, welcher eine von einem Relaiskolben-Steuerdruck beaufschlagte Relaiskolben-Steuerkammer begrenzt. Die Relaiskolben-Steuerkammer ist über ein von einem elektro-pneumatischen Steuerkreis betätigbares Magnetventil mit dem Vorratsanschluss verbindbar. Bei Betätigung der Bremse des Zugfahrzeugs wird das Magnetventil durch Schaltsignale des elektro-pneumatischen Steuerkreises für eine bestimmte Zeit in Durchlassstellung geschaltet, so dass über den Vorratsanschluss Druckluft in die Relaiskolben-Steuerkammer strömen kann und dort den Relaiskolben-Steuerdruck erzeugt, wodurch der Relaiskolben das Einlassventil des kombinierten Einlass- und Auslassventils öffnet und die in der Druckeingangskammer anstehende Druckluft über die Arbeitskammer in die Anhänger- Bremsleitung strömen kann. Das Drosselventil beinhaltet einen Drosselventil-Steuerkolben mit mindestens zwei Wirkflächen, welche eine erste und eine zweite Drosselventil-Steuerkammer begrenzen, wobei die erste Drosselventil-Steuerkammer mit der Druckeingangskammer und die zweite Drosselventil-Steuerkammer über einen Verbindungskanal mit der Relaiskolben-Steuerkammer verbunden ist. Der Drosselventil-Steuerkolben ist durch den Federdruck einer Ventilfeder und durch den Relaiskolben-Steuerdruck in der zweiten Drosselventil-Steuerkammer in eine den Durchlassquerschnitt des Drosselventils verringernde Stellung und durch den in der ersten Drosselventil-Steuerkammer herrschenden Druck in eine den Durchlassquerschnitt des Drosselventils vergrößernde Stellung drängbar.
Bei einem Bruch oder Abriss der Anhänger-Bremsleitung während einer Bremsung sinkt der Druck in der Druckeingangskammer, da Druckluft von dieser über das geöffnete Einlassventil durch die Arbeitskammer und die Bruchstelle in der Anhänger-Bremsleitung in die Atmosphäre entweicht. Damit geht auch eine Drucksenkung in der ersten Drosselventil-Steuerkammer einher, da diese mit der Druckeingangskammer in Verbindung steht. Hingegen bleibt die zweite Drosselventil-Steuerkammer über den Verbindungskanal vom Relaiskolben-Steuerdruck beaufschlagt, welcher zusammen mit der Ventilfeder den Drosselventil-Steuerkolben in eine den Durchlassquerschnitt des Drosselventils verringernde Stellung drängt. Die somit erreichte Drosselung des Druckluftdurchsatzes bewirkt nun eine Entlüftung der Anhänger-Vorratsleitung innerhalb der von Gesetzgeber vorgeschriebenen 2 Sekunden auf einen Höchstdruck von 1,5 bar und ermöglicht somit eine schnelle automatische Bremsung des Anhängers beim Bruch der Anhänger-Bremsleitung.
Nachteilig ist jedoch, dass auch bei intakter Bremsanlage während einer Bremsung der Drosselventil-Steuerkolben durch die Ventilfeder und den Relaiskolben-Steuerdruck in der zweiten Drosselventil-Steuerkammer in eine den Durchlassquerschnitt des Drosselventils verringernde Stellung gebracht werden kann. Da dann der Druckluftstrom durch die Druckeingangskammer reduziert ist, wäre ein genügend schneller Druckaufbau in der Anhänger-Bremsleitung nicht mehr möglich.
Ein gattungsgemäßes Anhängersteuerventil ist aus der DE 42 40 093 A1 bekannt.
Durch die Drossel im Verbindungskanal zwischen der Relaiskolben-Steuerkammer und der zweiten Drosselventil-Steuerkammer wird sichergestellt wird, dass der Drosselventil-Steuerkolben den Durchlassquerschnitt nicht verringert, wenn bei intakter Bremse eine Bremsung eingeleitet wird. Denn aufgrund der Drossel wird beim Bremsen der Relaiskolben-Steuerdruck zeitverzögert in die zweite Drosselventil-Steuerkammer eingebracht, während er in der Relaiskolben-Steuerkammer unverzögert wirkt, so dass eine Durchlassquerschnittverringerung des Drosselventils erst nach Öffnung des Einlassventils des kombinierten Einlass- und Auslassventils erfolgen kann. Beim Bremsen hinkt somit die Drosselfunktion des Drosselventils der Öffnungsfunktion des Einlassventils des kombinierten Einlass- und Auslassventils mit Totzeit hinterher, wodurch die Anhänger-Bremsleitung unbeeinflusst mit dem vollen Bremssteuerdruck beaufschlagt werden kann.
Bei dem bekannten Anhängersteuerventil besteht die Gefahr, dass sich bei durch Partikel verschmutzter Luft die Drosselbohrung mit der Zeit zusetzt und somit Beeinträchtigungen der Funktion des Anhängersteuerventils auftreten können.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Anhängersteuerventil der eingangs erwähnten Art derart weiterzubilden, dass es zuverlässiger ist.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass der Verbindungskanal in Strömungsrichtung gesehen hinter der Drossel eine Verzweigungsstelle aufweist, wobei der eine Zweig des Verbindungskanals mit der zweiten Drosselventil-Steuerkammer und der andere Zweig des Verbindungskanals mit einer Rückhaltekammer verbunden ist, welche durch eine Wirkfläche eines zweiten, das kombinierte Einlass- und Auslassventil betätigenden Relaiskolbens begrenzt ist, wobei durch den Druck in der Rückhaltekammer eine Rückhaltekraft auf den zweiten Relaiskolben erzeugbar ist, welche gegen die das kombiniertes Einlass- und Auslassventil betätigende Bewegung des zweiten Relaiskolbens wirkt. Durch die Verknüpfung der zweiten Drosselventil-Steuerkammer mit der Rückhaltekammer entsteht ein relativ großes Volumen. Dadurch ist es möglich, eine relativ große Drosselbohrung vorzusehen, wodurch einerseits die Fertigungskosten für die Drosselbohrung sinken und andererseits die Drosselbohrung genügend groß ausfallen kann, um deren Verstopfen durch Partikel zu vermeiden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Anhängersteuerventils möglich.
Zeichnungen
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Anhängersteuerventils gemäß der Erfindung und 2 eine stark vereinfachte und schematische Funktionsdarstellung des Anhängersteuerventils von 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt ein Anhänger-Steuerventil 1 mit einem angeflanschten Drosselventil 2. In einem Ventilgehäuse 4 des Anhänger-Steuerventils 1 sind kopfseitig ein Einlaßventil EV und ein Auslaßventil AV angeordnet, welche als elektromagnetbetätigte 2/2-Wegeventile mit stromloser Sperrstellung ausgebildet sind. Darüber hinaus ist im Kopfbereich des Ventilgehäuses 4 ein elektronisches Steuergerät 6 untergebracht, welches mittels elektrischer Steueranschlüsse 8 mit einem elektro-pneumatischen Steuerkreis der Zugmaschine verbunden ist. Der elektro-pneumatische Steuerkreis steht mit dem elektrischen Teil eines nicht dargestellten Betriebsbremsventils der Betriebbremsanlage der Zugmaschine in Verbindung. Vom Ventilgehäuse 4 und einem ersten Relaiskolben 10 wird eine erste Relaiskolben-Steuerkammer 12 begrenzt. Der erste Relaiskolben 10 trennt die erste Relaiskolben-Steuerkammer 12 von einer Arbeitskammer 14, welche über einen Arbeitskammerausgang 16 mit einer zum Anhänger-Bremsventil des Anhängers führenden Anhänger-Bremsleitung in Verbindung steht.
Der erste Relaiskolben 10 ist innerhalb des Ventilgehäuses 4 entlang dessen Längsachse verschieblich. Dichtungen 18 an seinem radial äußeren Rand sorgen für eine druckdichte Abdichtung der er sten Relaiskolben-Steuerkammer 12 gegenüber der Arbeitskammer 14. Der erste Relaiskolben 10 hat einen mittigen, rohrförmigen Fortsatz 20, welcher in eine mittige Öffnung eines zweiten Relaiskolbens 22 ragend in einer inneren Führungsbuchse längsverschieblich gelagert ist. Am Fortsatz 20 ist ein als radial äußerer Druckring ausgebildeter innerer Ventilsitz 24 eines kombinierten Einlaß- und Auslaßventils 26 vorgesehen, welches am kopfseitigen Ende des zweiten Relaiskolbens 22 angeordnet ist. Der radial äußere Druckring 24 des ersten Relaiskolbens 10 bildet zusammen mit einem entlang einer Lagerbuchse des zweiten Relaiskolbens 22 längsverschieblich angeordneten Ventilkörper 28 ein Auslaßventil 30 des kombinierten Einlaß- und Auslaßventils 26. In der geschlossenen Stellung des Auslaßventils 30 ist der Druckring 24 des ersten Relaiskolbens 10 gegen einen Ventilteller 32 des Ventilkörpers 28 druckdicht vorgespannt.
Der zweite Relaiskolben 22 hat einen als radial inneren Druckring ausgebildeten äußeren Ventilsitz 34, welcher den inneren Ventilsitz 24 umschließt und zusammen mit dem Ventilkörper 28 ein Einlaßventil 36 des kombinierten Einlaß- und Auslaßventils 26 bildet. Der Ventilkörper 28 ist mit seinem Ventilteller 32 durch den Druck einer im zweiten Relaiskolben 22 versenkt angeordneten Ventildruckfeder 38 gegen den inneren und den äußeren Ventilsitz 24, 34 vorgespannt.
Entlang des Umfangs der den Ventilkörper 28 umschließenden Wand des zweiten Relaiskolbens 22 sind Rippen 40 vorgesehen, durch deren Umfangszwischenräume eine Verbindung zwischen einer den Kopfbereich des zweiten Relaiskolbens 22 umschließenden Druckeingangskammer 42 und dem kombinierten Einlaß- und Auslaßventil 26 geschaffen ist. Die Druckeingangskammer 42 ist über das Einlaßventil 36 des kombinierten Einlaß- und Auslaßventils 26 mit der Arbeitskammer 14 und diese über das Auslaßventil 30 mit der Atmosphäre verbindbar.
An das kombinierte Einlaß- und Auslaßventil 26 schließt sich ein entlang eines fußseitigen, hohlen Kolbenzapfens 44 des zweiten Relaiskolbens 22 längsverschieblicher Körper 46 an, dessen Verschieblichkeit in Richtung auf die Druckeingangskammer 42 durch einen als Absatz am zweiten Relaiskolben 22 ausgebildeten Anschlag 48 nach oben hin begrenzt ist. Der verschiebliche Körper 46 hat vorzugsweise einen Verschiebebecher 50 mit einer mittigen Durchgangsbohrung für die Führung längs des Kolbenzapfens 44 und im weiteren einen von der Becherwand nach radial außen wegragenden ersten Ringbund 52.
Auf das Ende des Kolbenzapfens 44 ist ein Relaiskolbenbecher 54 mittels einer Mutter gespannt, welcher mit einem zweiten, radial äußeren Ringbund 56 versehen ist, wobei einerseits zwischen dem zweiten Ringbund 56 des Relaiskolbenbechers 54, dem ersten Ringbund 52 des Verschiebebechers 50 und dem Ventilgehäuse 4 eine zweite Relaiskolben-Steuerkammer 58 und andererseits zwischen dem zweiten Ringbund 56 des zweiten Relaiskolbens 22 und dem Ventilgehäuse 4 eine dritte Relaiskolben-Steuerkammer 60 gebildet ist. Die zweite Relaiskolben-Steuerkammer 58 ist mit einem nicht dargestellten pneumatischen Steueranschluß eines Feststellbremskreises verbunden und steht unter einem Druck p₄₃. Die dritte Relaiskolben-Steuerkammer 60 ist mit einem pneumatischen Steueranschluß 62 eines pneumatischen Betriebsbremskreises verbunden und steht unter einem Druck p₄₂. Der verschiebliche Körper 46 umgreift mit der Becherwand seines Verschiebebechers 50 den Relaiskolbenbecher 54 im Bereich dessen Bodens und ist hierdurch zusätzlich geführt. Zwischen dem Boden des Verschiebebechers 50 und dem Boden des Relaiskolbenbechers 54 ist ein innerer Teil 64 einer Rückhaltekammer 66 sowie zwischen dem ersten Ringbund 52 des Verschiebebechers 50 und dem Ventilgehäuse 4 ein äußerer Teil 68 der Rückhaltekammer 66 gebildet. Der innere und äußere Teil 64, 68 der Rückhaltekammer 66 stehen mittels Durchgängen 70 in der Becherwand des Verschiebebechers 50 miteinander in Verbindung. Zusätzlich ist ein mit der ersten Relaiskolben-Steuerkammer 12 in Verbindung stehender Verbindungskanal 72 im Ventilgehäuse 4 vorgesehen, von welchem ein von einer Verzweigung 74 abzweigender erster Zweig 76 zur Rückhaltekammer 66 führt.
Der zweite Relaiskolben 22 ist an mehreren Stellen innerhalb des Ventilgehäuses 4 längsverschieblich geführt, wobei durch Dichtungen 78 sichergestellt ist, daß keine Druckluft aus einer der von ihm begrenzten Kammern entweichen kann. Ebenso ist der verschiebliche Körper 46 mit solchen Dichtungen 78 versehen. Der Kolbenzapfen 44 des zweiten Relaiskolbens 22 ist als Rohr ausgebildet, welches die über Entlüftungsschlitze 80 im zweiten Relaiskolben 22 vom Auslaßventil 30 abgelassene Druckluft einem Geräuschdämpfer 82 am Boden des Ventilgehäuses 4 zuführt, von wo aus diese in die Atmosphäre austritt.
An das Ventilgehäuse 4 des Anhänger-Steuerventils 1 ist ein Drosselventilgehäuse 84 angeflanscht, in welchem das Drosselventil 2 untergebracht und ein als Hülse ausgebildeter Drosselventil-Steuerkolben 86 über einen radial äußeren Ringbund 88 längsverschieblich geführt ist. Hierbei wird eine obere Wirkfläche 90 des Drosselventil-Steuerkolbens 86 durch die obere Stirnfläche des Ringbundes 88 und eine untere Wirkfläche 92 des Drosselventil-Steuerkolbens 86 durch die untere Stirnfläche des Ringbundes 88 gebildet. Die unte re Wirkfläche 92 begrenzt eine erste Drosselventil-Steuerkammer 94, welche mit der Druckeingangskammer 42 in Verbindung steht, wohingegen die obere Wirkfläche 90 des Drosselventil-Steuerkolbens 86 eine zweite Drosselventil-Steuerkammer 96 begrenzt. Die zweite Drosselventil-Steuerkammer 96 ist durch einen von der Verzweigung 74 des Verbindungskanals 72 abzweigenden, zweiten Zweig 98 mit der ersten Relaiskolben-Steuerkammer 12 des Anhängersteuerventils 1 verbunden.
Ein an einen Druckluftvorrat des Zugfahrzeugs angeschlossener Vorratsanschluß 100 im Kopf des Drosselventils 2 steht über einen Vorratskanal 102, welcher durch die Hülsenöffnung des hülsenförmigen Drosselventil-Steuerkolbens 86 gebildet ist, mit der ersten Drosselventil-Steuerkammer 94 und der Druckeingangskammer 42 in Verbindung. Die Druckeingangskammer 42 ist durch einen nicht dargestellten Ringkanal ständig mit der Anhänger-Vorratsleitung verbunden.
Der Drosselventil-Steuerkolben 86 ist einerseits durch den Federdruck einer sich am Kopf des Drosselventilgehäuses 84 abstützenden Ventilfeder 106 und durch den von der ersten Relaiskolben-Steuerkammer 12 abgezweigten Relaiskolben-Steuerdruck in der zweiten Drosselventil-Steuerkammer 96 in eine den Durchlaßquerschnitt des Drosselventils 2 verringernde Stellung und andererseits durch den in der ersten Drosselventil-Steuerkammer 94 anstehenden Druck in eine den Durchlaßquerschnitt des Drosselventils 2 vergrößernde Stellung drängbar. Am Boden des Drosselventilgehäuses 84 ist ein Drosselventilsitz 108 ringförmig ausgebildet, welcher eine sich in radialer Richtung erstreckende Ausnehmung 110 aufweist, durch welche noch Druckluft strömen kann, wenn der untere Hülsenrand 112 des hülsenförmigen Drosselventil-Steuerkolbens 86 auf dem Drosselventilsitz 108 aufsitzt. Die Ventilfeder 106 stützt sich mit ihrem anderen Ende an einer Scheibe 114 ab, wodurch diese gegen den oberen Hülsenrand 116 des hülsenförmigen Drosselventil-Steuerkolbens 86 gespannt ist. Die Scheibe 114 ragt über den Drosselventil-Steuerkolben 86 radial hinaus, so daß sie bei einer Bewegung des Drosselventil-Steuerkol-bens 86 in Richtung auf den Drosselventilsitz 108 zu an einem Anschlag 118 einer im Drosselventilgehäuse 84 befestigten Anschlaghülse 120 zur Anlage bringbar ist. Die Wirkung der Ventilfeder 106, den Drosselventil-Steuerkolben 86 in Richtung auf eine den Durchlaßquerschnitt des Drosselventils 2 verringernde Stellung zu drängen, ist daher durch den Anschlag 118 auf einen bestimmten Ventilfederhub beschränkt. Im Verbindungskanal 72 ist zwischen der ersten Relaiskolben-Steuerkammer 12 und der zweiten Drosselventil-Steuerkammer 96 in Strömungsrichtung gesehen vor der Verzweigung 74 eine Drossel 122 vorgesehen, deren Drosselbohrung vorzugsweise 1,2 mm beträgt.
Das Einlaßventil EV steht zuströmseitig über radiale Durchgangsbohrungen 124 in der Anschlaghülse 120 mit dem Vorratsanschluß 100 und abströmseitig mit der ersten Relaiskolben-Steuerkammer 12 in Verbindung. Das Auslaßventil AV ist zuströmseitig mit der ersten Relaiskolben-Steuerkammer 12 und abströmseitig über den hohlen zweiten Relaiskolben 22 und den Geräuschdämpfer 82 mit der Atmosphäre verbunden.
Das Anhängersteuerventil 1, in dessen Druckeingangskammer 42 der Vorratsdruck p₁₁ ansteht, hat im Zusammenwirken mit der Betriebsbremsanlage der Zugmaschine folgende Funktionsweise:
Vor dem Bremsen ist der Drosselventil-Steuerkolben 86 durch den Vorratsdruck in der ersten Drosselventil-Steuerkammer 94 gegen die Kraft der Ventilfeder 106 nach oben gedrückt. In diesem Zustand ist der Druck in der zweiten Drosselventil-Steuerkammer 96 gering, da noch kein Bremsdrucksignal in der mit ihr durch den Verbindungskanal 72 verbundenen ersten Relaiskolben-Steuerkammer 12 vorhanden ist.
Bei Betätigen der Betriebsbremse der Zugmaschine erhält das elektronische Steuergerät 6 vom elektrischen Teil des Betriebsbremsventils über die elektrischen Steueranschlüsse 8 ein elektrisches Bremsdruckanforderungssignal. Das elektronische Steuergerät 6 moduliert daraufhin die Signale an den elektrischen Steueranschlüssen wie folgt: Für Druckaufbau in der ersten Relaiskolben-Steuerkammer 12 des Anhängersteuerventils 1 wird das Einlaßventil EV durch das elektronische Steuergerät 6 eine bestimmte Zeit lang in seine bestromte Durchgangsstellung geschaltet, während das Auslaßventil AV in seiner stromlosen Sperrstellung verbleibt. Dann kann Druckluft vom Vorratsanschluß 100 über die radialen Durchgangsbohrungen 124 in der Anschlaghülse 120 und das geöffnete Einlaßventil EV in die erste Relaiskolben-Steuerkammer 12 strömen. Abhängig von der Öffnungszeit des Einlaßventils EV ensteht in der ersten Relaiskolben-Steuerkammer 12 dann ein Steuerdruck p_el. Hierdurch wird der erste Relaiskolben 10 zusammen mit dem an seinem Fortsatz 20 anliegenden Ventilkörper 28 gegen die Vorspannung der Ventildruckfeder 38 nach unten gedrückt und der Ventilkörper 28 vom äußeren Ventilsitz 34 abgehoben. Daraufhin kann Druckluft vom Vorratsanschluß 100 durch das noch vollständig geöffnete Drosselventil 2, die Druckeingangskammer 42, das geöffnete Einlaßventil 36 und durch die Arbeitskammer 14 über den Arbeitskammerausgang 16 in die Anhänger-Bremsleitung strömen und dort einen genügend großen Bremsdruck hervorrufen.
Demgegenüber gelangt die durch Öffnen des Einlaßventils EV in die erste Relaiskolben-Steuerkammer 12 eingesteuerte Druckluft wegen der Drossel 122 im Verbindungskanal 72 zeitverzögert in die zweite Drosselventil-Steuerkammer 96, so daß eine den Drosselventil-Steuerkolben 86 in eine den Durchlaßquerschnitt verringernde Stellung drängende Kraft erst entstehen kann, wenn die Anhänger-Bremsleitung bereits mit einem ungedrosselten Luftstrom versorgt wurde. Nach einer gewissen Zeit wird durch den nun erfolgten Druckaufbau in der zweiten Drosselventil-Steuerkammer 96 der Drosselventil-Steuerkolben 86 in eine Teilschließstellung gedrängt, in welcher die Scheibe 114 am Anschlag 118 anliegt und die Ventilfeder 106 nicht mehr auf den Drosselventil-Steuerkolben 86 wirken kann. Der Druckgradient zwischen der ersten und der zweiten Drosselventil-Steuerkammer 94, 96 ist jedoch nicht so groß, daß der Drosselventil-Steuerkolben 86 in seine Schließstellung gedrängt werden könnte, in welcher der untere Hülsenrand 112 des Drosselventil-Steuerkolbens 86 auf dem Drosselventilsitz 108 aufsitzt.
Für Druckhalten wird das Einlaßventil EV daraufhin in seine Sperrstellung umgeschaltet. Für Druckabbau nach dem Bremsen bleibt das Einlaßventil EV in seiner Sperrstellung, während das Auslaßventil AV in seine Durchlaßstellung geschaltet wird, wodurch der in der ersten Relaiskolben-Steuerkammer 12 vorhandene Druck sinkt und der erste Relaiskolben 10 durch den höheren Druck in der Arbeitskammer 14 vom inneren Ventilsitz 24 abhebt. Dann kann die Druckluft in der Arbeitskammer 14 durch das nun geöffnete Auslaßventil 30, durch die Entlüftungsschlitze 80 und den rohrförmigen Kolbenzapfen 44 hindurch über den Geräuschdämpfer 82 in die Atmosphäre austreten.
Bei einem Bruch der Anhänger-Bremsleitung während eines Bremsvorgangs sinkt der Druck in der Arbeitskammer 14 ab, wodurch das Einlaßventil 36 geöffnet bleibt, da sich am ersten Relaiskolben 10 kein Gegendruck aufbauen kann. Der Druck in der Druckeingangskammer 42 baut sich nun über das geöffnete Einlaßventil 36, die Arbeitskammer 14 und die Bruchstelle in der Anhänger-Bremsleitung schnell ab. Da der Druckgradient zwischen der mit hohem Steuerdruck beaufschlagten zweiten Drosselventil-Steuerkammer 96 und der nun unter niedrigem Druck stehenden ersten Drosselventil-Steuerkammer 94 groß ist, wird der Drosselventil-Steuerkolben 86 von der Teilschließstellung in seine Schließstellung gedrückt, in welcher der untere Hülsenrand 112 auf dem Drosselventilsitz 108 aufsitzt und eine Luftversorgung der Druckeingangskammer 42 nur noch durch die kleine Ausnehmung 110 erfolgen kann. Da die Luftversorgung der Druckeingangskammer 42 hierdurch stark eingeschränkt ist, baut sich der Druck in der Anhänger-Vorratsleitung über den mit der Druckeingangskammer 42 in Verbindung stehenden Ringkanal, das geöffnete Einlaßventil 36, die Arbeitskammer 14 sowie über die Bruchstelle in der Anhänger-Bremsleitung zur Atmosphäre hin schnell ab.
Die eingangs erwähnte Forderung, daß nach Bruch der Anhänger-Bremsleitung der Druck in der Anhänger-Vorratsleitung auf höchstens 1,5 bar innerhalb von 2 Sekunden nach dem Betätigen der Bremse des Zugfahrzeugs abgesunken sein muß, ist somit erfüllt. Der sich in der Anhänger-Vorratsleitung abbauende Druck führt dann zur Zwangsbremsung des Anhängers.
Im weiteren ist die Funktion des verschieblichen Köpers 46 und der Rückhaltekammer 66 erläutert:
Bei Betätigung der Betriebsbremse der Zugmaschine liegt am pneumatischen Steueranschluß 62 das pneumatische Bremsdruckanforderungssignal des pneumatischen Betriebsbremskreises an. Bei intaktem Anhängersteuerventil 1 und ohne Koppelkraftregelung hat der Steuerdruck des pneumatischen Betriebsbremskreises in der dritten Relaiskolben-Steuerkammer 60 keine Schaltbewegung des zweiten Relaiskolbens 22 zur Folge. Wird aber durch die Regeleinrichtung des elektro-pneumatischen Steuerkreises ein niedriger Steuerdruck p_el in die erste Relaiskolben-Steuerkammer 12 eingesteuert, z. B. weil wegen einer Koppelkraftregelung des Anhängers nur leicht abgebremst werden soll, so kann der ungeregelte pneumatische Betriebsbremskreis mit seinem höheren Steuerdruck p₄₂ den führenden elektropneumatischen Steuerkreis mit dessen niedrigerem Steuerdruck p_el ungewollt überspielen, indem der höhere Steuerdruck p₄₂ in der dritten Relaiskolben-Steuerkammer 60 den zweiten Relaiskolben 22 nach oben drängt und das Einlaßventil 36 öffnet, wodurch ein zu hoher Bremsdruck in der Anhänger-Bremsleitung aufgebaut wird. Dies würde aber in unerwünschter Weise zur Wirkungslosigkeit der elektronischen Regelung führen. Deshalb sind der verschiebliche Körper 46 und die Rückhaltekammer 66 vorgesehen, in welcher bedingt durch den ersten Zweig 76 des Verbindungskanals 72 derselbe Druck p_el wie in der ersten Relaiskolben-Steuerkammer 12 herrscht.
Wie aus der schematischen Darstellung von 2 hervorgeht, wird der verschiebliche Körper 46 mit p₄₃, p₁₁ und p_el beaufschlagt. Der Druck p_el verursacht im inneren Teil 64 der Rückhaltekammer 66 eine nach oben wirkende Kraft auf den Boden des Verschiebebechers 50 und im äußeren Teil 68 der Rückhaltekammer 66 eine nach unten wirkende Kraft auf den ersten Ringbund 52 des Verschiebebechers 50, wobei die in Verschieberichtung wirksamen Flächen des Verschiebebechers 50 und des ersten Ringbundes 52 des verschieblichen Körpers 46 derart groß sind, daß sich diese Kräfte annährend kompensieren. Darüber hinaus entsteht durch den Druck p_el zusätzlich eine nach unten gerichtete Kraft auf den Boden des Relaiskolbenbechers 54, welche einer aus dem Druck p₄₂ in der dritten Relaiskolben-Steuerkammer 60 herrührenden und nach oben gerichteten Kraft entgegenwirkt. Je größer die aus p_el hervorgehende Kraft auf den Relaiskolbenbecher 54 des zweiten Relaiskolbens 22 ist, umso mehr wird dieser zurückgehalten. Bei intaktem elektro-pneumatischem Steuerkreis sorgt die Rückhaltekammer 66 daher für eine Zurückhaltung des zweiten Relaiskolbens 22. Dadurch kann der modulierte Bremsdruck im vorrangigen, elektro-pneumatischen Steuerkreis auf einen niedrigen Wert eingeregelt werden, ohne daß der nachrangige pneumatische Betriebsbremskreis am zweiten Relaiskolben 22 anspricht.
Wie aus 2 in anschaulicher Weise hervorgeht, wird bei ausgefallenem elektro-pneumatischem Steuerkreis der verschiebliche Körper 46 von unten durch den Druck p₄₃ und von oben durch den Druck p₁₁ beaufschlagt, während der Druck p_el in der Rückhaltekammer 66 dann gering ist. Bei Abfall des Vorratsdrucks sinkt der Druck p₁₁ in der Druckeingangskammer 42 gegenüber dem Druck p₄₃ in der zweiten Relaiskolben-Steuerkammer 58 ab, wodurch die auf eine obere Kolbenwand 126 des zweiten Relaiskolbens 22 wirkende Kraft kleiner wird. Zwar ist der auf den zweiten Ringbund 56 des zweiten Relaiskolbens 22 von oben wirkende Druck p₄₃ ebenfalls vom Druckvorrat abgezweigt, die zweite Relaiskolben-Steuerkammer 58 ist aber über ein nicht dargestelltes Rückschlagventil gegen Druckverlust abgesichert. Damit herrscht in der zweiten Relaiskolben-Steuerkammer 58 ein relativ hoher Druck p₄₃, welcher einerseits den zweiten Relaiskolben 22 zurückhält und andererseits eine hohe, nach oben gerichtete Kraft auf den verschieblichen Körper 46 ausübt. Im weiteren wirkt auf den verschieblichen Körper 46 eine geringe, nach unten gerichtete Kraft aufgrund des niedrigeren Drucks p₁₁ in der Druckeingangskammer 42, weshalb sich eine resultierende Kraft nach oben ergibt, welche den verschiebbaren Körper 46 nach oben gegen den Anschlag 48 am zweiten Relaiskolben 22 drückt. Hierdurch wird die durch den Druck p₄₂ in der dritten Relaiskolben-Steuerkammer 60 verursachte und nach oben gerichtete Kraft auf den zweiten Relaiskolben 22 verstärkt und die geringere Kraft auf die obere Kolbenwand 126 des zweiten Relaiskolbens 22 kompensiert. Damit kann das Einlaßventil 36 durch den sich nach oben bewegenden zweiten Relaiskolben 22 öffnen und das Bremsdruckanforderungssignal des pneumatischen Betriebsbremskreises am pneumatischen Steueranschluß 62 schneller in einen entsprechenden Bremsdruck in der Anhänger-Bremsleitung umgesetzt werden.

Claims

Anhängersteuerventil (1) für eine Druckluftbremsanlage von Zugfahrzeug-Anhänger-Kombinationen mit einer zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger angeordneten Anhänger-Bremsleitung und einer Anhänger-Vorratsleitung mit folgenden Merkmalen: a) Eine Arbeitskammer (14) ist zur Speisung der Anhänger-Bremsleitung vorgesehen, b) die Arbeitskammer (14) ist über ein kombiniertes Einlass- und Auslassventil (26) mit einer Druckeingangskammer (42) oder mit der Atmosphäre verbindbar, c) die Druckeingangskammer (42) ist einerseits über ein von einer ungedrosselten Betriebstellung zu kleineren Durchlassquerschnitten hin veränderbares Drosselventil (2) und einen Vorratsanschluss (100) mit einem Druckluftvorrat des Zugfahrzeugs und andererseits ständig mit der Anhänger-Vorratsleitung verbunden, d) zur Betätigung des kombinierten Einlass- und Auslassventils (26) ist ein erster Relaiskolben (10) vorgesehen, welcher eine von einem Relaiskolben-Steuerdruck beaufschlagte erste Relaiskolben-Steuerkammer (12) begrenzt, e) die erste Relaiskolben-Steuerkammer (12) ist über ein von einem elektro-pneumatischen Steuerkreis betätigbares Magnetventil (EV) mit dem Vorratsanschluss (100) verbindbar, f) das Drosselventil (2) beinhaltet einen Drosselventil-Steuerkolben (86) mit mindestens zwei Wirkflächen (90; 92), welche eine erste und eine zweite Drosselventil-Steuerkammer (94; 96) begrenzen, wobei die erste Drosselventil-Steuerkammer (94) mit der Druckeingangskammer (42) und die zweite Drosselventil-Steuerkammer (96) über einen Ver bindungskanal (72) mit der ersten Relaiskolben-Steuerkammer (12) verbunden ist, g) der Drosselventil-Steuerkolben (86) ist durch den Federdruck einer Ventilfeder (106) und durch den Relaiskolben-Steuerdruck in der zweiten Drosselventil-Steuerkammer (96) in eine den Durchlassquerschnitt des Drosselventils (2) verringernde Stellung und durch den in der ersten Drosselventil-Steuerkammer (94) anstehenden Druck in eine den Durchlassquerschnitt des Drosselventils (2) vergrößernde Stellung drängbar, wobei im Verbindungskanal (72) zwischen der ersten Relaiskolben-Steuerkammer (12) und der zweiten Drosselventil-Steuerkammer (96) eine Drossel (122) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass h) der Verbindungskanal (72) in Strömungsrichtung gesehen hinter der Drossel (122) eine Verzweigung (74) aufweist, wobei der eine Zweig (98) des Verbindungskanals (72) mit der zweiten Drosselventil-Steuerkammer (96) und der andere Zweig (76) des Verbindungskanals (72) mit einer Rückhaltekammer (66) verbunden ist, welche durch eine Wirkfläche eines zweiten, das kombinierte Einlass- und Auslassventil (26) betätigenden Relaiskolbens (22) begrenzt ist, wobei durch den Druck in der Rückhaltekammer (66) eine Rückhaltekraft auf die Wirkfläche des zweiten Relaiskolbens (22) erzeugbar ist, welche gegen die das kombiniertes Einlass- und Auslassventil (26) betätigende Bewegung des zweiten Relaiskolbens (22) wirkt.
Anhängersteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlag (118) vorgesehen ist, durch welchen der Federdruck der Ventilfeder (106) auf den Drosselventil-Steuerkolben (86) auf eine vorbestimmten Hub in Richtung auf eine den Durchlassquerschnitt des Drosselventils (2) verringernde Stellung beschränkbar ist.
Anhängersteuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselventil-Steuerkolben als Hülse (86) ausgebildet ist, welche über einen radial äußeren Ringbund (88) innerhalb eines am Anhänger-Steuerventil (1) angeflanschten Drosselventilgehäuses (84) längsverschieblich aufgenommen ist, wobei die eine, die zweite Drosselventil-Steuerkammer (96) begrenzende Wirkfläche (90) des Drosselventil-Steuerkolbens (86) durch eine Stirnfläche des Ringbundes (88) und die andere, die erste Drosselventil-Steuerkammer (94) begrenzende Wirkfläche (92) des Drosselventil-Steuerkolbens (86) durch die andere Stirnfläche des Ringbundes (88) gebildet wird.
Anhängersteuerventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilfeder (106) sich mit ihrem einen Ende am Drosselventilgehäuse (84) abstützt und mit ihrem anderen Ende eine Scheibe (114) auf einen Hülsenrand (116) der Hülse (86) drückt, wobei die Scheibe (114) über die Hülse (86) radial hinausragt und bei Bewegung der Hülse (86) in Richtung auf einen dem anderen Hülsenrand (112) der Hülse (86) gegenüberliegenden Drosselventilsitz (108) zu, am Anschlag (118) im Drosselventilgehäuse (84) zur Anlage bringbar ist.
Anhängersteuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratsanschluss (100) am Drosselventilgehäuse (84) kopfseitig und der Drosselventilsitz (108) bodenseitig angeordnet und durch die Hülse (86) ein dazwischen liegender Vorratskanal (102) gebildet ist, durch welchen Druckluft vom Vorratsanschluss (100) zum Drosselventilsitz (108) strömen kann.
Anhängersteuerventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselventilsitz (108) ringförmig ausgebildet ist und eine sich in radialer Richtung erstreckende Ausnehmung (110) aufweist, durch welche noch Druckluft strömen kann, wenn der andere Hülsenrand (112) der Hülse (86) auf dem Drosselventilsitz (108) aufsitzt.