DE2343157A1 - Zweikreis-bremsventil - Google Patents

Description

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2O.7.I973 ^He/Ma

Anlage zur

Patent- und Gebrauchsmus terhiIfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart Zweikreis-Bremsventil

Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweikreis-Bremsventil für Druckluftbremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit zwei hintereinander angeordneten Steuerventilen zum Überwachen je eines Arbeitskreises, von denen das einem vom Fahrer betätigten Bremsgestänge benachbarte erste Steuerventil mechanisch und das dahinterliegende zweite Steuerventil pneumatisch über einen Steuerkolben durch den in den ersten Bremskreis eingesteuerten Druck oder bei Ausfall des ersten Bremskreises vom ersten Steuerventil mechanisch durchgesteuert wird, wobei das Zweikreig-Bremsventil zum Versorgen eines Zweikreis-Vorspannzylinders mit zwei hintereinander angeordneten Arbeitskolben bestimmt ist.

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Bel solchen Bremsventileri kann es vorkommen, dass die -Bremsen unwirksam werden, wenn die Dichtungen der Arbeitskolben des Vorspann-Zylinders defekt v/erden. Wird die Dichtung des zweiten Arbeitskolbens undicht, so bläst die Luft zu der ohnehin an Aussenluft angeschlossenen Gegenfederseite der Arbeitskolben über, und der Fahrer wird durch das starke Abblasegeräusch auf den Fehler aufmerksam. V/enn aber die Dichtung des ersten Arbeitskolbens undicht wird, passiert während der Teilbremsstellung folgendes:

Da das erste Steuerventil im Bremsventil mechanisch und das zweite Steuerventil durch den vom ersten Steuerventil eingesteuerten Druck betätigt v/ird, strömt die vorn ersten Steuerventil in die erste Arbeitskammer eingesteuerte Druckluft über die defekte Dichtung des ersten Arbeitskolbens in die zwischen den beiden Arbeitskolbc3n liegende zweite Arbeitskammer. Von dort gelangt die Druckluft über das noch die Aussenluftverbindung offen haltende zweite Steuerventil in den Aussenluftanschluss und bläst dort hörbar ab, da primär- und sekundärseitig am zweiten Steuerkolben gleicher Druckaufbau erfolgt und der notwendige Kraftüberschuss (Druckdifferenz) zum Schliessen des Auslaßsitzes nicht erreicht v/ird. Dadurch kann bei ungenügender Nachförderung durch den Luftkompressor bei längerer Teilbremsung (Talfahrt, Leerlauf) der Vorrat des Kreises I erschöpfen. Dabei tritt eine entsprechende Verminderung der Bremskraft auf, so dass bei Erschöpfung des Vorrates I keine Bremskraft mehr über den Kreis I erreicht werden kann. Um wieder Bremskraft zu erzeugen, muss der zweite Kreis mechanisch betätigt v/erden, wobei der Einlass des ersten Steuerventils zwangsläufig geöffnet wird. Über den defekten Dichtring am ersten Arboitskolben strömt dabei die Vorratsluft vom Kreis II in den Kreis I und füllt diesen bis^feum Druckausgleich mit Kreis Il auf. Das Gesamtdruckniveau sinkt auf die Hälfte ab:

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1. durch don oben bereits beschriebenen Vorgang und

2. bei wiederholten, in schneller Folge durchgeführten Bremsungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und ein Zweikreis-Bremsventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem auch bei Ausfall der ersten Arbeitskolbendichtung im Vorspann-Zylinder kein Vorratnverlust im zweiten Bremskreis auftreten kann. Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass in die Vorratsluftverbindung des ersten Steuerventils ein In Richtung auf den Vorratsbehälter des ersten Bremskreices schliessendes Rückschlagventil eingesetzt ist.

Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das eingangs genannte Bremsventil noch dadurch weiter zu verbessern, dass in die Vorratsluftverbindung des zweiten Steuerventils ein in Richtung auf den Vorratsbehälter des zweiten Bremskreises schliessendes Rückschlagventil eingesetzt ist. Dadurch wird erreicht, dass auch bei Ausfall der zwischen dem Druckwechselraum des ersten Ventils und der Vorratskammer des zweiten Ventils angeordneten Steuerkolbendichtung im Bremsventil der erste Bremskreis voll einsatzfähig bleibt.

Der gleiche Vorteil kann auch gemäss einem anderen Merkmal der Erfindung dadurch erreicht werden, dass bei einem Steuerkolben mit einer zwischen zwei Ringdichtungen liegenden, den Vorratsdruck des zweiten Bremskreises einfangenden Ringkammer eine zwischen der Ringkammer und dem ersten Bremskreis angeordnete Ringdichtung αί$ Doppeldichtung mit an Aussenluft angeschlossener Zwischenkammer ausgebildet ist.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt,und zwar zeigen:

Fig. 1 das Bremsventil mit einem Vorspann-Zylinder und Fig. 2 eine Einzelheit des Bremsventils.

Ein Zweikreis-Bremsventil 1 hat ein Ventilgehäuse 6, das mit einem Vorspann-Zylinder 2 durch Leitungen j5 und jj' verbunden ist. Der Vorspannzylinder 2 wird durch ein topfförmiges Gehäuse 4 mit Deckel 5 gebildet. Das Ventilgehäuse 6 dient zur Aufnahme zweier als Doppelsitzventile ausgebildeten Steuerventile 10 und 11 für die beiden Bremskreise. Das Ventilgehäuse 6 hat einen eingeformten Körper 14,und hinter der Schnittebene hat das Ventilgehäuse 6 einen Vorratsanschluss 15 des ersten Bremskreises. Ein Aussenluftanschluss l6 befindet sich unten am Ventilgehäuse 6 und ist für beide Bremskreise bestimmt. Der Vorratsanschluss 15 des erstem Steuerventils 10 ist in der Fig. 2 im Schnitt dargestellt, und es ist zu erkennen, dass in die Vorratsluftverbindung des ersten Steuerventils 10 ein in Richtung auf den nicht dargestellten Vorratsbehälter des ersten Bremskreises schiessendes Rückschlagventil 12 eingesetzt ist. Ein Vorratsanschluss 17 des zweiten Bremskreises ist ebenfalls am Ventilgehäuse 6 vorgesehen, er mündet in eine axiale Gehäusebohrung 13 und in eine Ringkammer l8, in der der Druck eingefangen ist. Diese Kammer l8 ist in einem in der Bohrung IJ längsbeweglichen Steuerkolben 19 angeordnet, der in seinem Inneren den Einlassventilsitz des zweiten Steuerventils 11 trägt. Der Steuerkolben 19 liegt gewöhnlich am Körper 14 unter der Kraft einer Feder 19' an.. Die Feder 19' ist in einem Druckwechselraum I9¹' untergebracht, der über die Leitung 3' Verbindung zum Vorspann-Zylinder 2 hat.

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Der Vorspann-Zylinder 2 hat in einem Boden 21 eine mittige Ausnehmung 22, in die eine Führungshülse 23 für den ersten Arbeitskolben 20 schwenkbeweglich und abgedichtet eingesetzt ist. Zur axialen Befestigung der Hülse 23 am Boden 21 ist die Hülse mit einem doppelten Ringbund 26 versehen, der von einem in die Ausnehmung eingelassenen Sprengring festgehalten wird. Die Leitung 3' ist durch die Führungshülse 23 hindurch mit einem zwischen dem ersten 20 und einem zweiten Arbeitskolben liegenden Arbeitsraum 24' des zweiten Arbeitskolbens 24 verbunden.

Beide Kolben 20 und 24 liegen in Ruhestellung mit geringem Abstand aneinander. Sie sind an ihrem Aussendurchmesser i:n Zylinder 2 geführt. Der erste Kolben 20 hat einen O-Ring 42 als Kolbendichtung und einen Lagerhals 20", der auf der im Boden 21 des Arbeitszylinders 2 befestigten Führungshülse 23 gleitet und der· aufgrund seiner Abmessungen ein Verecken des Kolbens 20 verhindert.

Der zweite Arbeitskolben 24 hat eine Manschettendichtung 43 ä.s Kolbendichtung und eine teilweise hohle Kolbenstange 28 mit einem Kugelende 28'. Die Kolbenstange 28 ist mit dem Kugelende 28' in einem dem Vorspann-Zylinder 2 nachgeordneten, nicht dargestellten, hydraulischen Hauptzylinder gelagert. Damit ist auch dem Arbeitskolben 24 eine Führung gegeben. Eine sich am Deckel 5 abstützende Rückholfeder trägt die Bezugszahl 44.

Am Steuerkolben 19 ist innen eine Büchse 29 befestigt, die mit dem inneren Ende eines durch das Pedal zu betätigenden DiUckstücks 8 über eine Wegfeder 30 und einen Bolzen 40 mit Axialspiel gekuppelt ist. Der Bolzen 40 durchdringt das Steuerventil 10, und ist in einen Rückwirkkolben 31 des ersten Steuerventils 10 koaxial eingesetzt und mit dem Kolben 31 verschraub^g9810/0534

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Der Rückwirkkolben 31 ist in eine Bohrung 7 längsbeweglich und dicht eingesetzt. Ein Druckwechselraum 32 hinter dem Rückwirkkolben 31 ist über einen Kanal 33 im Ventilgehäuse 6 mit einem Raum 34 vor dem Steuerkolben 19 des zweiten Steuerventils 11 verbunden. Ausserdem ist an den Druckwechselraum 32 die zu einem vor dem ersten Arbeitskolben 20 gelegenen Arbeitsraum 20' führende Leitung 3 angeschlossen. Die beiden Kolben 31 und 19 haben die gleichen Aussendurchmesser und die gleichen Wirkflächen.

Eine zwischen dem ersten Bremskreis und der Ringkarnmer l8 angeordnete Ringdichtung 9 ist als DoppeIdichtung mit an Aussenluft angeschlossener Zwischenkammer 9* ausgebildet.

Wie in der Zeichnung strichpunktiert dargestellt ist, kann bei einer anderen Ausführung des Bremsventils dem Vorratsanschluss 17 für die zweite Vorratsleitung ein Rückschlagventil 45 vorgeordnet sein, das in Richtung auf den Vorratsbehälter des zweiten Bremskreises schliesst.

Das beschriebene Bremsventil arbeitet wie folgt: In der Ruhestellung sind beide Arbeitsräume 20' und 24' ohne Druck.Werden beim Bremsen das Druckstück 8 sowie über die Wegfeder 30 der Kolben 31 in das Bremsventil 1 hineingedrückt, so wird zuerst das erste Steuerventil 10 umgestellt, so dass Vorratsluft vom Anschluss 15 in den Druckwechselraum 32 und von dort über die Leitung 3 in den Arbeitsraum 20' gelangt. Ein Druckaufbau findet aber auch über den Kanal 33 im Raum 34 statt.

Der Steuerkolben 19 mit der schwimmenden Ringkammer l8 löst sich gegen die Kraft der Feder 19' von dem Gehäusekörper 14, und das zweite Steuerventil 11 schaltet eben-

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falls urn. Vom Vorratsanschluss 17 gelangt Druckluft durch die Ringkai;:mer l8 in den Druckwechselraum 19" und von dort durch die Leitung ^' in den Arbeitsraum 24'. Gleicher Druck auf beiden Seiten des Arbeitskolbens 20 würde an sich bewirken, dass der Kolben 20 stehenbliebe. Da aber die Feder 19' beim Auswiesen der Drücke in den Räumen ;54 und 19" im Raum 19" einen niedrigeren Druck als im Raum 54 bewirkt und da deshalb im Raum 20' ein höherer Druck herrscht, als ±m Raum 24', wird der Arbeitskolben 20 mitbewegt. Ein Pestkorrodieren des Arboitskolbcns 20 wird dadurch verhindert. Der jeweils eingesteuerte Druck wirkt über den Kolben J>1 auf" den Fuss des F ihrers zurück, so dass dieser ein Gefühl für die aufgewendete Bremskraft hat.

Fällt der Druck am Vorratsanschluss 15 aus, so wird beim Bremsen der Steuerkolben 19 von dem Bolzen 40 mechanisch durchgesteuert. Dabei legt er sich an die Büchse 29 an, die eine mechanische Verbindung zum zweiten Steuerventil 11 herstellt. Das zweite Steuerventil 11 wird umgestellt, und Druckluft gelangt in den Arbeitsraum 24' vor den Arbeitskolben 24. Dieser Kolben 24 betätigt dann allein die Bremsen. Aufgrund der gleichen Kolbenfläche des Steuerkolbens 19 ist die Rückwirkung die gleiche.

Fällt jedoch der Druck am Vorratsanschluss 17 aus, so bleibt der Arbeitsraum 24' drucklos. Nun übernimmt der Arbeitskolben 20 die Betätigung des nachgeschalteten Hauptzylinders, indem er sich vom Boden 21 löst und den Arbeitskolben 24 mitbewegt.

Wenn die 0-Ringdichtung 42 infolge eines Fehlers ausfällt, dann strömt zu Beginn des Bremsens die Druckluft aus dem ersten Bn-niskreis in die Kammer 24' zwischen die beiden

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Arbeitskolben 20 und 24 und gelangt von dort über das noch offene zweite Steuerventil 11 in den Aussenluftanschluss 16. Durch das Abblasegeräusch kann der Fahrer zwar auf den Fehler des Zweikreis-Bremsgeräts aufmerkr sam werden. Damit aber das Fahrzeug noch bis zur Werkstatt gefahren werden kann, muss seine Bremsfähigkeit erhalten bleiben, Dafür sorgt das Rückschlagventil 12 (Fig. 2), das zwar den Vorrat aus dem ersten Bremskreis über die defekte Dichtung 42 abströmen lässt, das aber verhindert, dass der volle Vorrat des zweiten Brems kreises, der ja nun allein massgebend ist für die Wirksamkeit des Bremsgerätes, bis zum Druckausgleich in den ersten Vorratsbehälter zurückströmen kann. Die Doppeldichtung 9 ist dazu bestimmt, die in der Ringkammer 18 eingefangene Vorratsluft des zweiten Bremskreises gegen den Raum J>k des ersten Brernskreises zu isolieren. Damit sie dieser Aufgabe auf jeden F?ll gerecht werden kann, ist sie gemäss der Erfindung als Doppeldichtung mit an Aussenluft angeschlossener Zwischenkammer 9¹ ausgebildet. Fällt der der Ringkammer 18 benachbarte Teil der Doppeldichtung 9 aus, so strömt der Vorrat des zweiten Bremskreises aus der Ringkammer 18 ins Freie, jedoch bleibt der erste Bremskreis voll intakt. Bei Ausfall des anderen Teils der Doppeldichtung 9 steuert das erste Steuerventil 10 das zweite Steuerventil 11 mechanisch durch. Auf diese Weise ist die Betriebssicherheit der Bremsanlage sichergestellt.

Anstelle der Doppeldichtung 9 kann auch ein anderes Hilfsmittel verwendet werden. Wenn die als einfache Dichtung ausgebildete Ringdichtung infolge eines Fehlers ausfällt, dann strömt in Fahrstellung des Brems-

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ventils die Vorratsluft des zweiten Bremskreises über den Aussenluftanschluss ab. Soll nun gebremst v/erden, dann wird zunächst der Auslass des ersten Bremskreises geschlossen. Anschliessend gelangt der Bremsdruck des ersten Bremskreises über die defekte Dichtung in den Vorratsbehälter des zweiten Bremskreises . Da im ungünstigsten F?ll der Vorratsdruck im zweiten Bremskreis auf 0 bar abgesunken sein kann, stellt sich ein Gleichgewicht zwischen den beiden Drücken etwa bei halber Druckhöhe, also ungefähr bei 4 bar ein. Ein solcher Druck ist aber für eine zufriedenstellende Bremsung nicht mehr ausreichend.

Das anstelle der Doppeldichtung 9 im zweiten Bremskreis verwendbare, strichpunktiert gezeichnete Rückschlagventil 45 verhindert das Abströmen der Bremsluft und garantiert einen voll einsatzfähigen ersten Bremskreis. '

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Ansprüche

Zweikreis-Bremsventil für Druckluftbremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit zwei hintereinander angeordneten Steuerventilen zum Überwachen je eines Arbeitskreises, von denen das einem vom Fahrer betätigten Bremsgestänge benachbarte erste Steuerventil mechanisch und das dahinterliegende zweite Steuerventil pneumatisch über einen Steuerkolben durch den in den ersten Bremskreis eingesteuerten Druck oder bei Ausfall des ersten Bremskreises vom ersten Steuerventil mechanisch durchgesteuert wird, wobei das Zweikreis-Bremsventil zum Versorgen eines Zweikreis-Vorspann-Zylinders mit zwei hintereinander angeordneten Arbeitskolben bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vorratsluftverbindung des ersten Steuerventils (10) ein in Richtung auf den Vorratsbehälter des ersten Bremskreises schliessendes Rückschlagventil (12) eingesetzt ist.

Zweikreis-Bremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vorratsluftverbindung des zweiten Steuerventils (ll) ein in Richtung auf den Vorratsbehälter des zweiten Bremskreises schliessendes Rückschlagventil (45) eingesetzt ist.

Zweikreis-Bremsventil nach Anspruch 1 mit einem zum Betätigen des zweiten Steuerventils bestimmten Steuerkolben mit in einer Ringkammer eingefangenem Vorratsdruck, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen der Ringkammer (l8) und dem ersten Bremskreis angeordnete Ringdichtung (9) als Doppeldichtung mit an Aussenluft angeschlossener Zwischenkammer (9¹) ausgebildet ist.

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