DE2306055C3

DE2306055C3 - Steuervorrichtung für das hydraulische Bremssystem des Anhängers eines Zugfahrzeuges, insbesondere Ackerschleppers

Info

Publication number: DE2306055C3
Application number: DE19732306055
Authority: DE
Inventors: Juergen 3151 Voehrum Schrader
Original assignee: Wabco Westinghouse GmbH Germany
Current assignee: Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH
Priority date: 1973-02-08
Filing date: 1973-02-08
Publication date: 1979-02-08
Also published as: DE2306055A1; DE2306055B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für das hydraulische Bremssystem des Anhängers eines Zugfahrzeuges, insbesondere eines Ackerschleppers, welche Steuervorrichtung einen Druckmittelverteiler und ein Vorsteuerventil umfaßt, wobei der Druckmittelverteiler über eine Vorratsleitung mit einer auf dem Zugfahrzeug befindlichen hydraulischen Druckquelle verbunden ist und mittels eines über eine Steuerkammer hydraulisch betätigbaren Steuerteils den Druckmittelzufluß zum Anhänger-Bremssystem sowie zu mindestens einem auf dem Zugfahrzeug befindlichen Verbraucher steuert, und wobei das Vorsteuerventil über ein Kraftbegrenzungsorgan gegen die Wirkung des vom Druckmittelverteiler ausgesteuerten Drucks für das Anhänger-Bremssystem betätigbar ist und in seiner Ruhestellung die Verbindung zwischen der Steuerkammer und einem zu einem Vorratsbehälter führenden Rücklauf freigibt und in seiner Betätigungsstellung diese Verbindung sperrt Durch die DE-AS 15 80614 ist eine Einrichtung bekannt, bei welcher ein Druckmittelverteiler direkt in Abhängigkeit von der Abbremsung des Zugfahrzeuges betätigt wird. Hierbei wird über einen Kolben ein Steuerschieber unmittelbar von dem im Zugfahrzeug herrschenden Bremsdruck beaufschlagt, wobei diesem

is am Steuerschieber wirksamen Druck der vom Druckmitielverteiler ausgesteuerten Bremsdruck direkt am entgegengesetzten Ende des Steuerschiebers entgegenwirkt Ein derartiger Druckmittelverteiler hat naturgemäß auf Grund des zu verarbeitenden Druckmittelvolu- mens relativ groß bemessene Steuernuten und Steuerkanten bzw. einen relativ großen Steuerschieber. Daraus resultieren große Strömungs- und Reibungskräfte, beispielsweise bei jeder Änderung der drehzahlabhängigen Pumpenfördermenge oder wechselnder Belastung zusätzlicher Verbraucher, weiche eine große Hysterese bewirken und die Rückmeldung des tatsächlich ausgesteuerten Bremsdruckes verfälschen.

Ferner ist durch die DE-OS 20 55 801 eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art bekannt Dort steuert das Vorsteuerventil ausschließlich die Verbindung zwischen der Steuerkammer und dem Rücklauf. Die Steuerkammer ist über eine Drosselbohrung mit der Vorratsleitung verbunden. Bei unbetätigtem Vorsteuerventil, d.h. bei offener Verbindung zwischen Steuer-

^ir> kammer und Rücklauf, entsteht zwischen dem Druckraum vor der Drosselbohrung und der Steuerkammer eine Druckdifferenz, durch die das Steuerventil entgegen der Kraft einer Feder in einer Stellung gehalten wird, in der ein ungehinderter Druckmittelzu lauf zum weiteren Verbraucher erfolgen kann. Bei einer Betätigung des Vorsteuerventils wird die Verbindung zwischen Steuerkammer und Rücklauf unterbrochen. Dadurch wird der Druck in der Steuerkammer über die Drosselbohrung an den Druck in der Vorratsleitung

^4r> angeglichen und das Steuerteil durch die Kraft der Feder in eine Stellung bewegt in der der Zulauf zu dem weiteren Verbraucher gedrosselt ist und die Anhängerbremsen mit der Vorratsleitung verbunden sind. Bei dieser bekannten Vorrichtung muß somit nach einer Betätigung des Vorstcuerventils zuerst der Druck in der Steuerkammer über die Drosselbohrung aufgebaut werden, ehe von dem Steuerteil der Zulauf zu den Anhängerbremsen geöffnet wird. Dies kann zu einer gewissen Verzögerung zwischen der Betätigung des

¹SS Vorsteuerventils und dem Ansprechen der Bremsen führen. Ferner muß doch die Pumpe während der bremsfreien Zeit gegen den durch die Drosselbohrung gebildeten Widerstand fördern, um das Steuerteil gegen die Kraft der Feder zurückzuhalten. Die Pumpe ist somit

^w> auch während der im Fahrbetrieb gegebenen längerzeitigen Leerlaufphasen entlastet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile auszuschalten und eine Anordnung zu treffen, die ein feinfühliges und schnelles Regulieren des

"' ausgesteuerten Bremsdruckes und seine Konstanthaltung unabhängig von äußeren Störeinflüssen gewährleistet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß das Vorsteuerventil die Verbindung zwischen der Vorratsleitung und der Steuerkammer in der Ruhestellung sperrt und bei seiner Bewegung in die Betätigungsstellung diese Verbindung freigibt

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen des Gegenstandes nach dem Hauptanspruch sind den Ansprüchen 2 — 4 entnehmbar, wobei das letzte Merkmal des Anspruchs 2, wonach der Steuerschieber einen in eine vom ausgesteuerten Bremsdruck beaufschlagte Druckkammer des Vorsteuerventils ragenden kolbenartigsn Endabschnitt aufweist, an sich vorbekannt, aber in Hinsicht auf den Gegenstand nach dem Hauptanspruch, wie nachfolgend beschrieben, besonders vorteilhaft ist

Die mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Steuervorrichtung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die hydraulische Pumpe bei in Ruhestellung befindlichem Vorsteuerventil wegen der dabei gesperrten Verbindung der Steuerkammer des Druckmittelverteilers zur Förderleitung ungedrosselt und somit maximal entlastet in den belastbaren Weiterlauf fördert und daß bei betätigtem Vorsteuerventil wegen der in Abhängigkeit von der am Vorsteuerventil gegebenen Wirkung der Betätigungskraft des Kraftbegrenzungsorgans und des vom Druckmittelverteiler für das Bremssystem des Anhängers ausgesteuerten Druckes aufsteuerbaren Verbindung der Steuerkammer zur Förderleitung eine unabhängig von der Belastung des Weiterlaufs und der Hysterese des Druckmittelverteilers feinfühlige, praktisch hysteresisfreie Druckaussteuerung für das Anhängerbremssystem ermöglicht, ist. Dabei ist insbesondere das Vorsteuerventil beispielsweise entsprechend der Ausgestaltung nach dem Anspruch 2 hinsichtlich seiner Steuerglieder und seines Aufbaus insgesamt wesentlich vereinfacht ausbildbar, wobei mit den in den Ansprüchen 3 und 4 vorgeschlagenen zweckmäßigen Ausgestaltungen außerdem neben einer Verringerung des Ansteuervolumens eine im Fahrzeugbau äußerst vorteilhafte Kompaktbauweise erzielbar ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Die F i g. 1 bis 3 zeigen vereinfacht dargestellte Steuervorrichtungen mit jeweils abgewandelter Ausführung des Druckmittelverteilers.

Die auf dem Zugfahrzeug angeordnete Steuervorrichtung gemäß F i g. 1 besteht im wesentlichen aus einem Druckmittelverteiler 1 und einem Vorsteuerventil 2.

Der Druckmittelverteiler 1 ist mit einem Steuerschieber 3 versehen, welcher eine Steuerkammer 4 begrenzt, der ein Steueranschluß 5 zugeordnet ist.

Darüber hinaus weist der Druckmittelverteiler 1 folgende Anschlüsse auf:

Einen Eingangsanschluß 6, der über eine Vorratsleitung 7 mit einer Druckmittelpumpe 8 verbunden ist.

Einen Auslaß 9 zur Verbindung mit einem Verbraucherorgan 10.

Einen Auslaß 11 zur Verbindung mit den nicht dargestellten Bremsbetätigungsorganen des Anhängers.

Einen Auslaß 12, welcher über eine Rücklaufleitung 13 mit einem Behälter 14 in Verbindung steht, welcher zur Speisung der die Steuervorrichtung ständig mit Druckmittel vorsorgenden Druckmittelpumpe 8 dient und in den ebenfalls über eine weitere Rücklaufleitung 15 das für das Verbraucherorgan 10 bestimmte Druckmittel eingeleitet wird.

Einen Entlastungsanschluß 16, der ebenfalls an die Rücklaufleitung 13 angeschlossen ist

Der Steuerschieber 3 weist zwei Stege 17,18 auf, die durch eine Ringnut 19 voneinander getrennt sind, welche dem Eingangsanschluß 6 zugeordnet ist Der Steg 17 wirkt mit einer Nut 20 zusammen, deren Auslaß 9 zum Verbraucherorgan 10 führt, wobei dem Steg 17 zu diesem Zweck eine Steuerkante 21 zugeordnet ist Der Steg 18 wirkt mit einer Nut 22 zusammen, welcher der Auslaß 11 für die Anhängerbremsen zugeordnet ist und

lu der zwei Steuerkanten 23, 24 aufweist

Der Steuerschieber 3 bildet ferner eine Reaktionskammer 25, welche durch einen feststehenden Stift 26 begrenzt ist und die über einen Innenkanal 27 ständig mit der Nut 22 in Verbindung steht Darüber hinaus hat der Steuerschieber 3 am Ende des Steges 18 eine Ausnehmung 28, durch welche die Nut 22 mit der Rücklaufleitung 13 in Verbindung steht

Das Vorsteuerventil 2 weist einen mechanisch oder hydraulisch beaufschlagbaren Betätigungsstößel 29 auf, welcher über ein Kraftbegrenzungsorgan 30 auf einen Steuerschieber 31 wirkt Dem Kraftbegrenzungsorgan 30 sind außerdem Endanschläge 32 zugeordnet.

Das Vorsteuerventil 2 ist darüber hinaus mit einer Vorratsnut 33 versehen, deren Eingangsanschluß 34 mit der gemeinsamen Vorratsleitung 7 verbunden ist, während ein einer Rücklaufnut 35 zugeordneter Auslaß 36 an die gemeinsame Rücklaufleitung 13 angeschlossen ist.

Der Steuerschieber 31 selbst weist eine Steuernut 37

»ι auf, deren Auslaß 38 mitteis einer Steuerleitung 39 an die Steuerkammer 4 des Druckmittelverteilers 1 angeschlossen ist. Die Steuernut 37 ist mittels einer Steuerkante 40 mit der Vorratsnut 33 und mittels einer Steuerkante 41 mit der Rücklaufnut 35 verbindbar.

j> Das Vorsteuerventil 2 ist ferner mit einer Druckkammer 42 versehen, die über eine Leitung 43 mit dem ausgesteuerten Bremsdruck aus der Nut 22 des Druckmittelverteilers beaufschlagbar ist und in welche eine unter Federvorspannung stehende kolbenartige

■to Verlängerung 44 des Steuerschiebers 31 ragt.

Die Wirkungsweise der Steuervorrichtung ist folgende:

In der Darstellung gemäß F i g. 1 befinden sich das Vorsteuerventil 2 und der Druckmittelverteiler 1 in der

■■^r> Ruhestellung, in welcher der Steg 18 des Steuerschiebers 3 mit seiner Steuerkante 23 eine Verbindung der Ringnut 19 mit der Nut 22 verhindert, während der Steg 17 mit seiner Steuerkante 21 eine Verbindung der Ringnut 19 mit der Nut 20 zuläßt, so daß das

so Verbraucherorgan 10 wahlweise in Tätigkeit gesetzt werden kann. Die Bremsbetätigungsorgane des Anhängers sind hingegen unempfindlich für Druckveränderungen, die zwischen der Druckmittelpumpe 8 und betätigtem Verbraucherorgän 10 auftreten können. Die

^r>5 Bremsbetätigungsorgane des Anhängers sind in dieser Ruhestellung des Steuerschiebers 3 über die die Verbindung zwischen der Nut 22 und der Ausnehmung 28 offenhaltende Steuerkante 24 des Steges 18 mit der Rücklaufleitung 13 verbunden.

mi Bei einer Bremsung des Zugfahrzeuges wird der Betätigungsstößel 29 des Vorsteuerventils 2 in Abhängigkeit von der durch den Fahrzeugführer ausgeübten Bremskraft mit einem hydraulischen oder mechanischen D.^-uck beaufschlagt. Dieser wird über das Kraftbegren-

'·> zungsorgan 30 auf den Steuerschieber 31 übertragen, dessen Steuerkante 41 die Verbindung zwischen der Steuerleitung 39 und der Rücklaufleitung 13 versperrt und die Verbindung zwischen der Vorratsleitung 7 und

der Steuerleitung 39 herstellt. Auf diese Weise wird die Steuerkammer 4 des Druckmittelverteilers 1 mit Druckmittel beliefert, was folgende Arbeitsvorgänge auslöst:

Der Steuerschieber 3 wird in eine Stellung bewegt, in der die Steuerkante 24 des Steges 18 zunächst die Verbindung der Nut 22 mit der Ausnehmung 28 schließt, wodurch die Verbindung des zu den Bremsbetätigungsorganen des Anhängers führenden Auslasses 11 mit der Rücklaufleitung 13 unterbrochen wird. Die Steuerkante 23 desselben Steges stellt die Verbindung zwischen der Nut 22 und der Ringnut 19 und somit mit der Vorratsleitung 7 her. Gleichzeitig drosselt die Steuerkante 21 des Steges 17 die Verbindung zwischen der Ringnut 19 und der Nut 20, d. h. zwischen der Druckmittelpumpe 8 und dem Verbraucherorgan 10.

Befindet sich das Verbraucherorgan 10 zum Zeitpunkt der Bremsung des Zugfahrzeuges nicht in Betrieb, so strömt das aus der Druckmittelpumpe 8 austretende Druckmittel ohne wesentlichen Druck zum Verbraucherorgan 10 und über die Rücklaufleitung 15 zum Behälter 14. Infolge der Drosselung der Verbindung zwischen der Ringnut 19 und der Nut 20 findet ein Druckanstieg oberstromseitig der Steuerkante 21 statt und somit eine Druckbeaufschlagung der Bremsbetätigungsorgane des Anhängers sowie der Reaktionskammer 25 über den Innenkanal 27, wodurch auf den Steuerschieber 3 ein Gegendruck ausgeübt wird, der das Bestreben hat, den Steuerschieber 3 in eine Gleichgewichtsstellung zurückzubewegen. Dieser Gleichgewichtszustand des Steuerschiebers 3 stabilisiert sich in der Drosselstellung der Verbindung zwischen der Ringnut 19 und der Nut 20, die zur Erzeugung des Druckes notwendig ist, der auf die Bremsorgane des Anhängers ausgeübt werden soll. Darüber hinaus steht der ausgesteuerte Bremsdruck über die Leitung 43 in der Druckkammer 42 des Vorsteuerventils 2 an und übt auf die kolbenartige Verlängerung 44 des Steuerschiebers 31 eine Kraft aus, welche der Betätigungskraft des Betätigungsstößels 29 entgegengerichtet ist Auf diese Weise wird der Steuerschieber 31 in eine Abschlußstellung zurückbewegt in der die Steuerkante 40 den Steuerstrom in die Steuerleitung 39 drosselt und die Steuerkante 41 den Rücklauf drosselt

Jede während der Bremsbetätigung durch Regelbewegungen des Steuerschiebers 3 des Druckmittelverteilers 1 hervorgerufene Veränderung des ausgesteuerten Bremsdruckes, sei es infolge Ab- oder Zuschaltung von Verbrauchern oder Fördermengenschwankungen der Druckmittelpumpe 8, hat sofort auch unter Umgehung der Hysterese des Steuerschiebers 3 des Druckmittelverteilers 1 eine entsprechende Druckänderung in der Druckkammer 42 des Vorsteuerventils 2 zur Folge. Dies wiederum bewirkt eine unmittelbare, entsprechende Veränderung des Steuerdruckes in der Steuerkammer 4 und damit einen Ausgleich der Bremsdruckschwankungen. Der Bremsdruck kann auf diese Weise praktisch weitgehend konstant gehalten werden

Es kann auch der Betätigungsfall gegeben sein, duli zum Zeitpunkt der Bremsung des Zugfahrzeugs sich das Verbraucherorgan 10 in Tätigkeit befindet, so daß

■> bereits ein bestimmter Druck zwischen der Druckmittelquelle 8 und dem Verbraucherorgan 10 besieht.

Ist hierbei der Verbraucheruruck höher als der erforderliche Anhängerbremsdruck, so wirkt der Druckmittelverteiler 1 nach Art eines Druckminderers

hi im Hinblick auf die Beaufschlagung der Bremsbetätigungsorgane des Anhängers. Diese Wirkungsweise unterscheidet sich von der obenbeschriebenen dadurch, daß nach Freigabe der Nut 22 durch die Steuerkante 23 und Druckausübung des ausgesteuerten Bremsdruckes auf den Steuerschieber 3 dieser entgegen dem Steuerdruck in der Steuerkammer 4 soweit zurückbewegt wird, bis die Steuerkante 23 die Verbindung zwischen der Ringnut 19 und der Nut 22 wieder schließt. Dadurch bleibt der ausgesteuerte Bremsdruck wieder in

3d Abhängigkeil vom Bremsdruck des Zugfahrzeuges, jedoch in diesem Fall unabhängig von dem zwischen der Druckmittelpumpe 8 und dem Verbraucherorgan 10 herrschenden höheren Druck.

Wenn der für das Verbraucherorgan IO erforderliche

y> Druck niedriger als der notwendige Bremsdruck ist, gleicht die Wirkungsweise des Druckmittelverteilers 1 im wesentlichen der des vorangehend geschilderten Betriebsfalles, jedoch mit dem Unterschied, daß die Drosselung des Druckmittelabflusses durch die Steuerkante 21 zwecks der oberstromseitigen Druckerhöhung nur einen Druckunterschied zu bewirken braucht der nicht dem erforderlichen Anhängerbremsdruck entspricht sondern lediglich gleich dem Unterschied zwischen diesem letzten Druck und dem vorher bereits

3' aufrechterhaltenen Druck des Verbraucherorgans 10 ist Die Ausführung der Steuervorrichtung gemäß F i g. 2 gleicht der Ausführung gemäß F i g. 1 mit dem Unterschied, daß als Reaktionsdruck auf den Steuerschieber 3 des Druckmittelverteilers 1 nicht der auf die

⁴⁽¹ Bremsbetätigungsorgane des Anhängers ausgeübte Druck, sondern der von der Druckmittelquelle 8 aufrechterhaltene Druck dient und zwar über eine die Ringnut 19 mit der Reaktionskammer 25 verbindende Bohrung 45.

*°> Die Ausführung gemäß F i g. 3 unterscheidet sich von den vorgenannten dadurch, daß von dem Auslaß 11 zu den Bremsbetätigungsorganen des Anhängers ein Stromregler 46 bekannter Bauart abgezweigt ist wobei als Reaktionsdruck bei dieser Ausführung wieder der

™ Bremsdruck auf den Steuerschieber 3 geleitet wird.

Alle drei Ausführungsarten der Steuervorrichtung haben jeweils eine gemeinsame Druckmittelzuleitung 7 und Rücklaufieitung 13 für den Druckmittelverteiler 1 und das Vorsteuerventii 2. Im übrigen sind Aufbau und

« Wirkungsweise aller drei Ausführungsformen identisch, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuervorrichtung für das hydraulische Bremssystem des Anhängers eines Zugfahrzeuges, insbesondere eines Ackerschleppers, welche Steuervorrichtung einen Druckmittelverteiler und ein Vorsteuerventil umfaßt, wobei der Druckmittelverteiler über eine Vorratsleitung mit einer auf dem Zugfahrzeug befindlichen hydraulischen Druckquelle verbunden ist und mittels eines über eine Steuerkammer hydraulisch betätigbaren Steuerteils den DruckmittelzufluB zum Anhänger-Bremssystem sowie zumindestens einem auf dem Zugfahrzeug befindlichen Verbraucher steuert, und wobei das Vorsteuerventil über ein Kraftbegrenzungsorgan gegen die Wirkung des vom Druckmittelverteiler ausgesteuerten Drucks für das Anhänger-Bremssystem betätigbar ist und in seiner Ruhestellung die Verbindung zwischen der Steuerkammer und einem zu einem Vorratsbehälter führenden Rücklauf freigibt und in seiner Betätigungsstellung diese Verbindung sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (2) die Verbindung zwischen der Vorratsleitung (7) und der Steuerkammer (4) in der Ruhestellung sperrt und bei seiner Bewegung in die Betätigungsstellung die Verbindung freigibt

2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorsteuerventil (2) einen mit einer mit der Steuerkammer (4) des Druckmittelverteilers (1) verbundenen Steuernut (37) versehenen Steuerschieber (31) aufweist, dessen erste Steuerkante (40) die Verbindung einer mit der Druckquelle (8) verbundenen Vorratsnut (33) des Vorsteuerventils mit der Steuerkammer des Druckmittelverteilers und dessen zweite Steuerkante (41) die Verbindung der Steuerkammer mit einer Rücklaufnut (35) des Vorsteuerventils herstellt oder unterbricht und daß der Steuerschieber (31) einen in eine vom ausgesteuerten Bremsdruck beaufschlagte Druckkammer (42) des Vorsteuerventils ragenden kolbenartigen Endabschnitt (44) aufweist.

3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Druckmittel beaufschlagbaren Räume (33,37,42) des Vorsteuerventils (2) kleiner sind als entsprechende mit diesen verbundene Räume (19,3,22) des Druckmittelverteilers (1).

4. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmittelverteiler (1) und das Vorsteuerventil (2) eine gemeinsame, mit der Druckquelle (8) verbundene Druckmittelzuleitung (7) sowie einen gemeinsamen Druckmittelrücklauf (13) aufweisen.