DE2427438A1 - Lastabhaengig gesteuertes relaisventil fuer eine druckluftbremsanlage - Google Patents

Lastabhaengig gesteuertes relaisventil fuer eine druckluftbremsanlage

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Description

10-12, Yoyogi 2-chome, Shibuya-ku, Tokyo/Japan
Lastabhängig gesteuertes Relaisventil für eine Druckluftbremsanlage
Die Erfindung betrifft ein lastabhängig gesteuertes Relaisventil für eine Druckluftbremsanlage für Kraftfahrzeuge, insbesondere für eine Druckluftbremsanlage, bei der der Bremsdruck an die jeweilige Nutzlast des Fahrzeugs angepaßt werden kann.
Die Räder von Schwerlastfahrzeugen, etwa von Bussen, von Lastwagen oder von Lastwagenanhängern, sind höchst unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt. Dies hängt davon ab, ob die Fahrzeuge beladen sind oder nicht, sowie von dem im wesentlichen unterschiedlichen Lastverteilungsverhältnis zwischen den Vorder- und Hinterrädern bei durch
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BORO MÜNCHEN: TELEX: TELEGRAMM: TELEFON: BANKKONTO: POSTSCHECKKONTO:
8 MÖNCHEN 22 INVENTION BERLIN BERLINER BANK AG. W. MEISSNER, BLN-W
ST. ANNASTR. 11 BERLIN 030/885 EO 37 BERLIN 31 122 82-103
nan/flHR 93 89 3695716000
Bremsen auftretenden Verzögerungen. Bei diesen Fahrzeugen ist es wichtig, die Bremskraft bei Betätigung der Bremse optimal auf die Räder zu bringen, um ein vorzeitiges Blockieren eines bestimmten Rades oder bestimmter Räder zu vermeiden und um die Sicherheit der Fahrzeuge während de-r Bremszeit zu gewährleisten.
Bei den Fahrzeugen, die mit Betriebsbremssystemen ausgestattet sind, in denen der Fahrer das Bremsventil mit einem Fußpedal betätigt, so daß Drucikluft aus einem Druckluftvorratsbehälter als Bremsdruck einem Bremszylinder od. dgl. zugeführt wird, hat man die vorausstehend genannte Forderung gewöhnlich durch Verwendung einer Reguliereinrichtung zu überwinden versucht, die im allgemeinen als lastabhängig gesteuertes Ventil bekannt ist. Dieses zwischen dem Bremsventil und einem Relaisventil installierte Ventil ermittelt die Nutzlast des Fahrzeugs durch Messung des Abstandes zwischen dem oberen und dem unteren Ende einer Feder, regelt auf Grund des so gemessenen Wertes den vom Bremsventil kommenden, vom Bremsventil aus gesteuerten Druck (den sogenannten "indizierten Druck") und führt den regulierten indizierten Druck dem Relaisventil zu.
Bei Betrieb von konventionellen Luftdruckbremsventilen addieren sich die Hysteresen der lastabhängig gesteuerten Ventile und der Relaisventile, so daß die Bremszylinder in Abhängigkeit von dem den Bremsvorgang einleitenden indizierten Druck unzuverlässig und ungenau arbeiten. Darüber hinaus ändert sich der Abstand zwischen Kopf und Fuß der Feder pulsierend, wenn ein gewöhnliches Fahrzeug über eine holprige Straße fährt oder wenn seine Räder über Straßenunebenheiten rollen. Zur Vermeidung dieser Veränderungen müssen Öldämpfer eingebaut werden.
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Da die Leitungen für den indizierten Druck der bekannten Druckluftbremssysteme lastabhängig gesteuerte und Relaisventile, wie oben erwähnt, umfassen, bleiben erhebliche Mengen an Druckluft in den Leitungen zurück. Die Zurückhaltung derartig großer Mengen eines kompressiblen fließfähigen Mediums bedeutet ein langsames Ansprechen der Bremsversteller an den Anschlüssen der Bremskreise.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ventil vorzuschlagen, bei dem die Funktionen eines lastabhängig gesteuerten Ventils und eines Relaisventils kombiniert sind, wobei die beiden Komponenten gewöhnlich das System mit dem vom Bremsventil aus gesteuerten "indizierten" Druck für einen Druckluftbremskreis bilden, um damit ein kompakt gebautes System für den indizierten Druck zu schaffen.
Ziel und Zweck der Erfindung ist die Schaffung eines Relaisventils mit möglichst kleiner Hysterese und geringer Bremskraftänderung. Durch die Kombination der beiden bekannten Ventile ist die Gesamthysterese der Anlage begrenzt auf die Hysterese, die das Relaisventil sonst allein aufweist. Mit dem erfindungsgemäßen Ventil kann auch die Bremskraftveränderung mit geringem Aufwand, und ohne einen Öldämpfer verwenden zu müssen, vermindert werden.
Weiterhin ist es Ziel und Zweck der Erfindung, ein Relaisventil zu schaffen, das jeden Bremsbefehl schnell weiterleitet und jederzeit bereit ist, auf eine Bremsbetätigung anzusprechen. Diese Forderung wird durch die Bauweise des Ventils ermöglicht, in dem ein herkömmliches lastabhängig gesteuertes Ventil mit einem Relaisventil kombiniert ist und in dem nur noch eine von
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dieser Kombination herrührende kleine Druckluftmenge in dem System mit dem vom Bremsventil aus gesteuerten Druck zurückbleibt.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Ansprüchen sowie aus nachfolgend kurz erläuterten Konstruktionsbeispielen.
In einer Ausführungsform weist das lastabhängig gesteuerte Relaisventil gemäß der Erfindung einen mit einer koaxialen Auslaßöffnung versehenen und das Ventil normalerweise in Schließstellung haltend angeordneten Ventilteller sowie eine mit dem Ventilteller koaxiale, den Ventilteller zur Öffnung des Ventils möglicherweise verstellende Steuerkolbenanordnung auf. Die Steuerkdbenanordnung weist zwei auf Druck reagierende Kolben auf. Der erste Kolben weist an seiner Unterseite einen koaxialen, nach unten gerichteten Fortsatz auf, der an seinem unteren Ende mit einem Ventilsitz versehen ist, der wiederum direkt mit dem Ventilteller zusammenwirken kann. Zwischen der Oberseite des ersten Kolbens und der Unterseite des zweiten Kolbens ist eine Kammer zur Aufnahme eines vom Bremsventil aus gesteuerten Druckes (indizierten Druckes) oder ein Raum definiert, der der Wirkung eines über eine Einlaßöffnung in diesen Raum eingeführten indizierten Druckes ausgesetzt ist. Oberhalb des zweiten Kolbens ist eine Kammer zur Aufnahme eines Kontrolldruckes ausgebildet, die der Wirkung eines durch eine Einlaßöffnung eingeströmten Steuerdruckes ausgesetzt ist. Die beiden Kolben stehen in gegenseitiger Wirkverbindung derart, daß, wenn der indizierte Druck einen höheren Wert annimmt, als der Steuerdruck, und daher der zweite Kolben sich nach oben bewegt, der zweite Kolben den ersten ebenfalls nach oben zieht oder schiebt.
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In einer anderen Ausführungsform weist das lastabhängig gesteuerte Relaisventil gemäß der Erfindung einen mit einer koaxialen Auslaßöffnung versehenen und das Ventil normalerweise in Schließstellung haltend angeordneten Ventilteller sowie eine mit dem Ventilteller koaxiale, den Ventilteller zur Öffnung des Ventils möglicherweise verstellende Steuerkolbenanordnung auf. Die Steuerkolbenanordnung weist zwei auf Druck reagierende Kolben auf. Der erste Kolben weist einen nach unten gerichteten Fortsatz mit einem an seinem unteren Ende ausgebildeten, mit dem Ventilteller in Wirkverbindung bringbaren Ventilsitz auf. Ferner weist der erste Kolben einen nach oben gerichteten, an seinem oberen Ende erweiterten Fortsatz auf. Der zweite Kolben weist eine an seiner Oberseite koaxial angeordnete kleine Kammer zur Aufnahme des nach oben gerichteten Fortsatzes des ersten Kolbens auf. Um zu verhindern, daß der erweiterte Kopf des nach oben gerichteten Fortsatzes aus der kleinen Kammer des zweiten Kolbens nach unten fällt, ist eine Halteeinrichtung in der Nähe des Eingang der kleinen Kammer vorgesehen, so daß die beiden Kolben operativ miteinander verbunden sind. Zwischen der Oberseite des ersten Kolbens und der Unterseite des zweiten Kolbens ist eine Kammer zur Aufnahme eines vom Bremsventil aus gesteuerten Druckes ( indizierten Druckes) vorgesehen, die der Wirkung eines durch eine Einlaßöffnung in die Kammer zugeführten indizierten Druckes ausgesetzt ist. Oberhalb des zweiten Kolbens ist eine Steuerdruckkammer ausgebildet, die einen durch eine Einlaßöffnung zugeführten Steuerdruck ausgesetzt ist. Die beiden Kolben stehen miteinander in Wirkverbindung derart, daß, wenn der indizierte Druck den Steuerdruck übersteigt und somit der zweite Kolben angehoben wird, der zweite Kolben auch den ersten Kolben nach oben zieht.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus folgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie aus beigefügter Zeichnung. Hierbei zeigen: Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Relais-Ventil gemäß der Erfindung;
Fig. 2 ein Diagramm über die Abhängigkeit zwischen dem indizierten Druck und dem Ausgangsdruck des Relais-Ventils;
Fig. 3 Blockschaltbilder mit drei beispielhaften
Druckluftkreisen mit jeweils einem Relais-Ventil gemäß der Erfindung;
Fig. 4 einen vertikalen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 7 einen Querschnitt nach Linie A-A1 in Fig. 6 (gesehen in Richtung der Pfeile A-A1) durch eine zusätzliche Ausführungsform der Erfindung und Fig. 8 einen Querschnitt nach Linie B-B1 in Fig. 6 (gesehen in Richtung der Pfeile B-B1) durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
In der Zeichnung, insbesondere in Fig. 1, ist die Bauweise eines typischen Relais-Ventils gemäß der Erfindung dargestellt. Der Ventilkörper 1 umfaßt einen Ventilteller 3 mit einer zur Hauptachse koaxialen Auslaßbohrung 2 sowie einen ersten druckempfindlichen Kolben 4. Ein mit seinem Rand am Ventilkörper 1 angebrachter Ventildeckel 5 trägt gegenüber dem ersten druckempfindlichen Kolben 4 einen zweiten druckempfindlichen Kolben 7· Der Kolben 7 ist in seiner
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Bewegung durch einen Haltering (Stopperring) 6 begrenzt. Der erste druckempfindliche Kolben 4 ist mittig an seiner Unterseite mit einem hohlen, nach unten gerichteten Fortsatz 8 versehen, dessen unteres Ende einen Ventilsitz 9 für den Kontakt mit dem Ventilteller 3 bildet. Mittig an der Oberseite des Kolbens 4 ist ein fester, nach oben gerichteter Fortsatz 10 ausgebildet. Der Fortsatz 10 erstreckt sich durch den zweiten Kolben 7 hindurch. Ein am oberen Ende des Fortsatzes 10 ausgebildeter Stopper 11 kann mit dem Kolben 7 zusammenwirken.
Zwischen dem ersten und zweiten druckempfindlichen Kolben 4 bzw. 7 ist eine Kammer 12 für den indizierten Druck definiert (umschrieben), und zwar derart, daß ein in die Kammer 12 durch einen Einlaß 13 eingebrachter indizierter Druck den ersten Kolben 4 nach unten und den zweiten Kolben 7 nach oben drückt. Andererseits nimmt eine zwischen der Oberseite des zweiten Kolbens 7 und der Innenwand des Ventildeckels 5 ausgebildete Steuerdruck-Kammer 14 über einen Steuerdruck-Einlaß 15 einen Steuerdruck auf, so daß der zweite Kolben 7 nach unten gedrückt werden kann. Der Steuerdruck-Einlaß 15 ist mit der Kammer 14 verbunden durch eine Drosselbohrung 16, die das direkte Einströmen eines heftigen Druckwechsels des Steuerdruckes in die Steuerdruck-Kammer 14 verhindert. Der Ventilkörper 1 umfaßt ferner eine Feder 17, einen Ventilsitz 18, einen Speisedruck-Einlaß 19, einen Ventilsitz 20, eine Ausgangsdruck-Kammer 21, eine Feder 22, einen Ausgangsdruck-Auslaß 23 und eine Feder 24.
Das aus den vorstehenden Einzelteilen gebildete Relais-Ventil arbeitet in der nachfolgend beschriebenen Weise.
Wenn der an die Steuerdruck-Kammer 14 gelegte Steuerdruck
P größer ist als der indizierte Druck P. in der indizierten c ι
Druckkammer 12, wird der letztere Druck die nach unten gerichtete Kraft auf den zweiten druckempfindlichen Kolben 7 lediglich reduzieren, während der Kolben 7 mit dem Haltering 6 in ortsfestem Kontakt sein kann. Daher bleibt
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der erste druckempfindliche Kolben 4 unbeeinflußt. Wenn der indizierte Druck P. anwächst, wird der erste Kolben entgegen der Wirkung der Feder 17 nach unten gedrückt, bis der Ventilsitz 9 am unteren Ende des nach unten gerichteten Fortsatzes 8 mit dem Ventilsitz 18 des Ventiltellers 3 in Berührung kommt, wobei er die Auslaßbohrung 2 schließt und den Ventilteller 3 derart bewegt, daß sie das Ventil öffnet. Daraufhin wird aus dem Speisedruck-Einlaß 19 über den Raum zwischen den Ventilsitzen 18 und 20 in die Ausgangsdruck-Kammer 21 Druckluft P^ zugeführt, wodurch in dieser Kammer ein Ausgangsdruck P hervorgerufen wird. Der Ausgangsdruck übt an der Unterseite des ersten druckempfindlichen Kolbens 4 eine nach oben gerichtete Kraft aus und bewegt dabei den Kolben bis zu einem Punkt, wo die nach oben gerichtete Kraft sich mit der nach unten gerichteten, von dem indizierten Druck P. hervorgerufenen Kraft ausbalanciert hat. Die in diesem Fall bestehende Beziehung zwischen dem indizierten Druck P. und dem Ausgangsdruck P ist im Diagramm gemäß Fig. 2 der Zeichnung dargestellt durch die Linie 0-B. Der Gradient der Linie 0-B kann beliebig geändert werden, beispielsweise in Linie 0-B1 oder 0-B", und zwar infolge Variierung des Verhältnisses zwischen der der indizierten Druckkammer 12 zugewandten Fläche des druckempfindlichen Kolbens 4 und der der Ausgangsdruckkammer 21 zugewandten Fläche des Kolbens 4.
Wenn der indizierte Druck P. andererseits den Steuerdruck P übersteigt, dann wird sich der zweite druckempfindliche Kolben 7 entgegen der Wirkung der Feder nach oben bewegen, bis er gegen den am oberen Ende des nach oben gerichteten Fortsatzes 10 des ersten druckempfindlichen Kolbens 4 angeordneten Stopper 11 anschlägt. Auf diese Weise arbeitet die auf den zweiten Kolben 7 wirkende, nach oben gerichtete Kraft in beträchtlichem Maße gegen die nach unten gerichtete Kraft
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des ersten Kolbens 4. Die Zunahme des indizierten Druckes P^ richtet sich im wesentlichen nach dem Differential zwischen den der Kammer 12 mit dem indizierten Druck zugewandten Flächen des ersten und des zweiten Kolbens 4 bzw. 7. Folglich ist die Zunahme des Ausgangsdruckes P kleiner,als in dem Fall, in dem der Steuerdruck P größer ist als der indizierte Druck. Die Beziehung zwischen dem indizierten Druck P. und dem Ausgangsdruck P ist dargestellt durch Linie B-C im Diagramm gemäß Fig. 2 der Zeichnung. Wie im vorausgehenden Falle kann der Gradient von Linie B-C beliebig geändert werden, beispielsweise in Linie B'-C oder auch B"-C", und zwar durch Variieren des Verhältnisses aus Differenz zwischen den der Kammer 12 zugewandten Flächen des ersten und des zweiten Kolbens 4 bzw, 7 zu der der Ausgangsdruck-Kammer-21 zugewandten Fläche des ersten druckempfindlichen Kolbens
Der Punkt B kann gegenüber dem gleichen Steuerdruck beliebig geändert werden durch Variieren des Verhältnisses aus der der Steuerdruck-Kammer 14 zugewandten Fläche des zweiten druckempfindlichen Kolbens 7 zu der der indizierten Druckkammer 12 zugewandten Fläche des gleichen Kolbens 7. Es ist auch möglich, den Punkt B zu irgendeinem anderen Punkt auf der Linie 0-D hin zu verschieben, und zwar durch Variieren des Steuerdruckes P . Zur Erzielung eines Drosseleffektes, der beispielsweise den Einfluß von Störungen auf ein Mindestmaß herabsetzt, ist die Drosselbohrung 16 für den Steuerdruck-Einlaß 15 vorgesehen, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Anordnung einer derartigen Drosseleinrichtung an einer geeigneten Stelle im Steuerdrucksystem ist wirksam für den Zweck.
Fig. 3 zeigt schematische Blockschaltbilder (A) bis (C) von Druckluftkreisen, die jsweils ein kombiniertes
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lastabhängig gesteuertes Relaisventil (load sensing proportion and re&y valve) gemäß der Erfindung umfaßt. Im Schaltbild A ist ein gewöhnlich für Druckluftbremsen verwendetes, abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen arbeitendes Ventil zur Drucksteuerung des Steuerdrucksystems bestimmt. Über ein Bremsventil 26 wird aus einem Druckluftbehälter 25 ein indizierter Druck P^ zu einem Einlaß für indizierten Druck eines Relaisventils 27 gemäß der Erfindung geführt. Mittlerweile strömt Druckluft P_ aus dem Druckluftbehälter 25 über ein
Druck-Zug-Ventil 29 in den Steuerdruck-Einlaß des Relaisventils 27 ein. Zu gleicher Zeit strömt aus dem Druckluftbehälter 25 Betriebsbremsdruckluft zur Druckregulierung zum Relaisventil 27 und hierauf in einen Bremsbetätiger 28. Die Charakteristiken dieser Kreise sind dargestellt durch die Linien 0-A, 0-A1, 0-A" oder durch die Linien 0-D, 0-D», 0-D" im Diagramm gemäß Fig. 2 der Zeichnung.
Das Schaltbild B stellt einen anderen allgemein verwendeten Steuerkreis mit einem handgesteuerten Bremsventil 30 dar. In diesem Kreis kann Punkt B im Diagramm gemäß Fig. 2 verschoben werden.
Das Schaltbild C zeigt einen anderen Bremskreis mit einem in seinem Steuerdrucksystem angeordneten Ventil 31» das dazu bestimmt ist, in Abhängigkeit der Nutzlast auf dem Fahrzeug über ein Gestänge ein Flüssigkeitsdruck-Steuerventil (fluid-pressure control valve) zu steuern, wie etwa das Druck-Zug-Ventil 29 oder das handgesteuerte Bremsventil 30 in den Schaltbildern (A) oder (B). In diesem Kreis ist das vordere Ende des Gestänges gewöhnlich mit dem unteren
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Teil einer Hängefeder verbunden. Das Ventil 31 ist an einer geeigneten Stelle des Fahrgestells angeordnet, so daß der Steuerdruck automatisch gemäß der Nutzlast des Fahrzeuges oder in Abhängigkeit von Veränderungen der Last gesteuert werden kann.
Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung in einem vertikalen Teilschnitt, wobei der erste und der zweite druckempfindliche Kolben 4 bzw. 7 mittels einer Durchgangsöffnung und eines Haltebolzens miteinander in Wirkverbindung stehen. Der nach oben gerichtete Fortsatz 10 des ersten druckempfindlichen Kolbens 4 weist eine Durchgangsöffnung 32 auf, während der nach unten gerichtete Fortsatz 33 des zweiten Kolbens 7 mit einem zur Aufnahme des nach oben gerichteten Fortsatzes 10 ausreichend groß bemessenen Hohlraum 34 versehen ist und an seinem unteren Ende einen Haltebolzen 35 trägt, der sich durch die Durchgangsöffnung 32 hindurch erstreckt. Wenn der indizierte Druck höher ist als der Steuerdruck, wird der zweite Kolben 7 von dem indizierten Druck nach oben geschoben, wobei er mit dem Haltebolzen 35 auch den ersten Kolben 4 nach oben zieht.
Fig. 5 stellt einen Vertikalschnitt durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar, wobei der erste bzw. zweite druckempfindliche Kolben 4 bzw. 7 jeweils oberhalb bzw. unterhalb und an entgegengesetzten Seiten des Ventil tellers 3 angeordnet sind. Ein nach oben gerichteter Fortsatz 36 des zweiten Kolbens 7 erstreckt sich durch eine zentrale Öffnung des Ventil tellers 3 in eine Öffnung 37 des nach unten gerichteten Fortsatzes 8 des ersten Kolbens 4.
Wenn der Steuerdruck P höher ist als der indizierte Druck P., tritt letzterer durch die Einlasse 13 in die indizierte Druckkammer 12 ein und drückt entgegen
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der Wirkung der Feder 17 den ersten druckempfindlichen Kolben 4 nach unten, während der zweite Kolben 7 unter Wirkung des Kontrolldruckes P in seiner unteren Stellung verbleibt. Somit bewegt das untere Ende (der Ventilsitz) 9 des nach unten gerichteten Fortsatzes 8 des Ventiltellers 3 zur Öffnung des Ventils derart, daß der Betriebsbremsdruck P^ aus einem Speisedruckeinlaß 19 über den Ausgangsdruckauslaß 23 zu in dieser Zeichnung nicht dargestellten Bremsverstellern geführt wird. Wenn der indizierte Druck P. nachläßt, wird der erste Kolben 4 von der Feder 17 wieder nach oben gedrückt, während gleichzeitig der Ventilteller 3 von der Feder 24 angehoben wird, um das Ventil zu schließen. Die sonst zu dem Ausgangsdruckauslaß 23 geführte Druckluft wird über am oberen Ende des nach oben gerichteten Fortsatzes 36 des zweiten Kolbens 7 ausgebildete Nuten 38 und über eine am ersten Kolben 4 koaxial ausgebildete Auslaßöffnung 39 abgelassen.
Wenn der indizierte Druck P^ höher ist als der Steuerdruck P0, übersteigen die nach oben gerichteten, in den indizierten Druckkammern 12 wirkenden Kräfte die nach unten gerichtete, in der Steuerdruckkammer 14 wirkende Kraft. Folglich bewegt sich der zweite druckempfindliche Kolben 7 nach oben, bis das obere Ende seines nach oben gerichteten Fortsatzes 36 gegen einen um die öffnung 37 des ersten Kolbens 4 herum gebildeten Absatz 40 anschlägt, wobei der erste Kolben 4 vom zweiten Kolben 7 nach oben geschoben wird.
Während die ersten druckempfindlichen Kolben 4 in den in den Fig. 1 und 4 dargestellten Ausführungsformen von den zweiten Kolben 7 mit Hilfe einer Stoppereinrichtung angehoben werden, drückt der zweite Kolben 7 in dieser dritten Ausführungsform den ersten Kolben 4 mit Hilfe seines Absatzes 40 nach oben. Abgesehen von dieser Be-
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Sonderheit ist diese Ausführungsform hinsichtlich der Bauart und der Wirkungsweise in bezug auf die beiden anderen Ausführungsformen die gleiche, weshalb sich die Erläuterung anderer Einzelheiten erübrigt. Der Fachmann erkennt ohnehin, daß Änderungen im Rahmen der Erfindung und der angefügten Ansprüche möglich sind.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Relaisventils gemäß der Erfindung. Ventilkörper 101 und Deckel 102 sind mit Hilfe von Bolzen und Schrauben luftdicht miteinander verbunden. Der Ventilkörper 101 umfaßt an seinem unteren Teil einen Ventilteller 104 mit einer hierzu koaxialen Auslaßöffnung 103 und an seinem oberen Teil oberhalb des Ventiltellers 104 bzw. in einer innerhalb des Ventilkörpers 101 angeordneten Kammer 105 eine Steuerkolben-Einrichtung zur verstellbaren Bewegung des Ventiltellers 104 und zur Öffnung des Ventils. Die Steuerkolbeneinrichtung umfaßt einen ersten druckempfindlichen Kolben 106, einen zweiten druckempfindlichen Kolben 107 sowie eine den zweiten Kolben 107 gleitbar lagernde Laufbuchse 108. Der erste Kolben 106 weist einen nach unten gerichteten Fortsatz 110 auf, der an seinem unteren Ende derart ausgebildet ist, daß er als Ventilsitz 109 dient für einen gegenseitigen Kontakt mit dem Ventilteller 104. AuLh der Kolben 106 weist einen nach oben gerichteten Fortsatz 112 auf, der an seinem oberen Ende 111 erweitert ist, um als Stopper zu dienen. Der zweite Kolben 107 ist mit einer nach oben gerichteten zentralen Ausbuchtung 113 versehen, die eine kleine Kammer 114 aufweist, welche den erweiterten Kopf 111 des ersten Kolbens 106 aufnimmt. In der zentralen Ausbuchtung 113 ist auch ein Haltering 115 vorgesehen, um den Kopf 111 davor zu bewahren, aus der kleinen Kammer 114 herauszufallen. Der Haltering wird von einem Schnappring (Seegerring) 116 gehalten. Der nach oben gerichtete Fortsatz 112 des ersten Kolbens 106 ist mit einer Bohrung 117 versehen, um einen Hebel
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aufzunehmen, mit Hilfe dessen der Fortsatz 112 in den Kolben 1o6 eingeschraubt wird. Der erste und der zweite Kolben 106 und 107 stehen in gegenseitiger Wirkverbindung durch den erweiterten Kopf 111, den Haltering 115 und den Seegerring 116.
Zwischen dem ersten und zweiten druckempfindlichen Kolben
106 und 107 ist eine indizierte Druckkammer 119 ausgebildet, in die über eine Einlaßöffnung 120 ein indizierter Druck eingeführt wird, um den ersten Kolben 106 nach unten und den zweiten Kolben 107 nach oben zu drücken. Andererseits wird über eine Einlaßöffnung 122 ein Steuerdruck einer zwischen der oberen Fläche des zweiten Kolbens
107 und der Innenwand des Deckels 102 gebildeten (definierten) Steuerdruckkammer 121 zugeleitet, um den zweiten Kolben 107 nach unten zu drücken. Die Einlaßöffnung 122 ist mit der Steuerdruckkammer 121 verbunden über eine Drosselbohrung 123, und zwar aus der Furcht heraus, daß irgendein plötzlicher und pulsierender Druckwechsel, der in dem in Fig. 3 (C) dargestellten Ventil auftreten kann, wenn ein Fahrzeug auf einer holprigen Straße fährt, direkt auf die Kammer 121 übertragen werden sollte. Der Ventilkörper 101 umfaßt ferner eine den Ventilteller"· 104 nach oben drückende Feder 124, einen an de:m Ventilteller 104 vorgesehenen Ventilsitz 125» eine Speisedruckeinlaßöffnung 126, einen im Ventilkörper 101 ausgebildeten Ventilsitz 127, eine Ausgangsdruckkammer 128, eine den ersten Kolen 106 nach oben drückende Feder 129 sowie eine Ausgangsdruck-AuslaßÖffnung 150·
Das Relais-Ventil von oben beschriebener Bauart funktioniert folgendermaßen.
In der Annahme, daß der auf die Steuerdruckkammer 121 wirkende Steuerdruck P höher ist als der indizierte Druck P. in der indizierten Druckkammer 119, wird der letztere Druck die nach unten auf den zweiten druckempfindlichen
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Kolben 107 gerichtete Kraft nur vermindern, während der Kolben 107 stationär in Kontakt gehalten wird mit einem Haltering 131. Folglich bleibt der erste druckempfindliche Kolben 106 unbeeinflußt. Mit einem Anwachsen des indizierten Druckes P. wird jedoch der erste Kolben 106 entgegen der Wirkung der Feder 129 nach unten gedrückt, bis der Ventilsitz 109 am unteren Ende des nach unten gerichteten Fortsatzes 110 mit dem Ventilsitz 125 in Berührung kommt, wobei er die Auslaßöffnung 103 schließt und den Ventilteller 104 verschiebt, um daß Ventil zu öffnen. Der Speisedruck P. strömt aus der Einlaßöffnung 126 über den Raum zwischen den beiden Ventilsitzen 125 und 127 in die Ausgangsdruckkammer 128 ein, wodurch sie in dieser Kammer 128 einen Ausgangsdruck P erzeugt. Der Ausgangsdruck übt auf die Unterseite des ersten Kolbens 106 eine nach oben gerichtete Kraft aus und zwingt den Kolben 106 dazu, an einer Stelle zu stoppen, wo diese Kraft mit der von dem indizierten Druck P. erzeugten, nach unten gerichteten Kraft ausbalanciert ist. Das Verhältnis zwischen dem indizierten Druck P1 und dem Ausgangsdruck PQ in diesem Falle ist dargestellt durch die Linie 0-B im Diagramm gemäß Fig» 2 der Zeichnung. Der Gradient von Linie 0-B kann beliebig verändert werden, beispielsweise in Linie Ό-Β1 oder 0-B", durch Variieren des Verhältnisses der der indizierten Druckkammer 119 zugewandten Fläche des ersten Kolbens 106 gegenüber der der Ausgangsdruckkammer 128 zugewandten Fläche des Kolbens 106.
Wenn der indizierte Druck P. höher ist, als der Kontrolldruck P , wird sich der zweite druckempfindliche Kolben
107 nach oben bewegen, bis er gegen den erweiterten Kopf 111 des nach oben gerichteten Fortsatzes 112 des ersten Kolbens 106 anschlägt. Somit wirkt die nach oben gerichtete Kraft des zweiten Kolbens 107 der nach unten gerichteten Kraft des ersten Kolbens 106 in beträchtlichem
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Maße entgegen. Die Zunahme des indizierten Druckes P. richtet sich im wesentlichen nach dem Differential zwischen den der indizierten Druckkammer 119 zugewandten Flächen des ersten und zweiten Kolbens. Folglich ist das Anwachsen des Ausgangsdruckes P kleiner als in dem Fall, in dem der
Steuerdruck P, höher als der indizierte Druck P. ist. χ ι
Das Verhältnis zwischen dem indizierten Druck P. und dem Ausgangsdruck P ist durch die Linie B-C im Diagramm gemäß Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Der Gradient von Linie B-C kann beliebig verändert werden, beispielsweise in Linie B'-C oder B"-C", durch Variieren des Verhältnisses aus der Differenz zwischen den der indizierten Druckkammer 119 zugewandten Flächen des ersten und des zweiten Kolbens 106 bzw. 107 zu der der Ausgangsdruckkammer 128 zugewandten Fläche des ersten Kolbens 106.
Der Punkt B kann für den gleichen Steuerdruck beliebig verschoben werden durch Variieren des Verhältnisses aus der der Steuerdruckkammer 121 zugewandten Fläche des zweiten druckempfindlichen Kolbens 107 zu der der indizierten Druckkammer 119 zugewandten Fläche des gleichen Kolbens 107. Es ist auch möglich, den Punkt B zu irgendeinem anderen Punkt auf Linie 0-D zu verschieben, und zwar durch Variieren des Steuerdruckes Pt· Zur Erzielung eines Drosseleffektes, der beispielsweise den Einfluß von Störungen auf ein Mindestmaß herabsetzt, ist die Drosselbohrung 123 für den Steuerdruckeinlaß 122 vorgesehen, wie in Fig. 6 dargestellt. Eine derartige Strömungsquerschnitt-Begrenzungseinrichtung kann an einer geeigneten Stelle im Steuerdrucksystem zwischen dem Ventil 31 und dem Relaisventil 27 vorgesehen sein, wie in Fig. 3 (C) dargestellt.
Wie aus vorstehender Beschreibung zu ersehen, ist das in Fig. 6 dargestellte Relaisventil gekennzeichnet durch die Anordnung, in der der erste und zweite druckempfindliche Kolben 106, 107 miteinander in Wirkverbindung stehen durch
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den erweiterten Kopf 111 an dem nach oben gerichteten Fortsatz 112, dessen Fuß in den ersten Kolben 106 eingeschraubt ist, sowie mit Hilfe des in der kleinen Kammer 114 des zweiten Kolbens 107 vorgesehenen Halterings 115. Zur Erleichterung der Anordnung des erweiterten Kopfes 111 und des Halterings 115 in der Vorrichtung kann die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform mannigfaltig geändert werden, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde.
Fig. 7 stellt einen Querschnitt durch eine dieser .Änderungen dar, der mit dem Schnitt nach Linie A-A1 in Fig. 6, gesehen in Richtung der Pfeile A-A1, vergleichbar ist. In der geänderten Vorrichtung sind ein erweiterter Kopf 111f am nach oben gerichteten Fortsatz des ersten druckempfindlichen Kolbens und eine das Kopfteil an allen Seiten mit einem Spalt C umschließende kleine Kammer 114! jeweils querschnittlich sechseckig ausgebildet. Durch Drehen des zweiten Kolbens 107 wird daher der nach oben gerichtete Fortsatz 112 in den Körper des ersten Kolbens 106 hineingeschraubt. Für dieses Zusammenwirken 2wisehen den beiden Kolben und 107 ist die Hebelbohrung 117 nicht erforderlich, wie sie in der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ausgebildet ist.
Fig. 8 ist ein Schnitt durch eine andere Ausführungsform, vergleichbar mit dem Schnitt nach Linie B-B1 in Fig. 6, gesehen in Pfeilrichtung B-B'. Hierbei ist der nach oben gerichtete Fortsatz 112 mit dem ersten Kolben 106 einstückig ausgebildet. Aus diesem Grunde muß der Haltering 115" zweigeteilt sein, denn sonst könnte er nicht um den unterhalb des erweiterten Kopfes 111 angeordneten Schaft des Fortsatzes 112 herum angebracht werden.
Bei jeder der in den Fig. 6, 7 und 8 dargestellten und
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oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ist es möglich, passende Spalte C bzw. C zwischen dem Rand des Kopfes 111 am nach oben gerichteten Fortsatz 112 des ersten Kolbens 106 und der Innenwand der am zweiten Kolben 107 angeordneten kleinen Kammer 114 sowie zwischen dem Rand des am nach oben gerichteten Fortsatz 112 ausgebildeten Schaftes und der Innenwand des zweigeteilten Halterings 115" vorzusehen. Ein zusätzlicher Spalt Cn (dargestellt in Fig. 6 der Zeichnung) kann zwischen dem Innenrand des oberen Flansches des Ventilkörpers 101 und dem Außenrand der Laufbuchse 108 im Ventilkörper 101 vorgesehen sein. Das bedeutet, daß für die Größengenauigkeit und Konzentrizität der die Steuerkolbenanordnung bildenden Komponenten keine kritische Toleranz erforderlich ist.
Wie aus vorstehender Beschreibung zu ersehen ist, kann das Relais-Ventil gemäß der Erfindung unter geringem Kostenaufwand hergestellt werden, zusammen mit der Ventileinrichtung, insbesondere der Steuerkolbeneinhtit, wobei ihre Größe reduziert und ihre Bauweise kompakt sein kann. Darüber hinaus ist das Ventil sicher und haltbar. Mit diesem Vorteilen trägt die Erfindung wesentlich bei zur Verbesserung der Bremssysteme für Schwerlast-Fahrzeuge.
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Claims (9)

Patentansprüche
1. Lastabhängig gesteuertes Relaisventil dfür ein Druckluftkremssystem mit einem eine koaxiale Auslaßöffnung aufweisenden Ventilteller und einer Steuerkolbeneinrichtung zur verstellbaren Verschiebung (Bewegung) des Ventiltellers zur Öffnung des Ventils, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolbeneinrichtung aufweist zwei druckempfindliche Kolben (4, 7, 106, 107), wovon der erste Kolben (4, 106) mit einem nach unten gerichteten Fortsatz (8, 110) versehen ist, der an seinem unteren Ende mit einem mit dem Ventilsitz (18, 125) zusammenwirkenden Ventilsitz (9, 109) ausgestattet ist, eine mit einer Einlaßöffnung (13, 120) für den indizierten Druck (P.) verbundene, zwischen der Oberseite des ersten Kolbens (4, 106) und der Unterseite des zweiten Kolbens (7, 107) gebildete Kammer (12, 119) für den indizierten Druck (P^),
eine mit einer Steuerdruckeinlaßöffnung (15, 122) für den Steuerdruck (P ) verbundene, oberhalb des zweiten Kolbens
(7, 107) angeordnete Steuerdruckkammer (14, 121) und eine Einrichtung (11, 32, 33, 35, 111, 112, 115, 116) zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen dem ersten Kolben (4, 106) und dem zweiten Kolben (7, 107).
2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen den beiden Kolben (4, 7 gemäß Fig. 1) von einem von der Oberseite des ersten Kolbens (4) aus nach oben gerichteten, sich durch den zweiten Kolben (7) hindurch nach oben erstreckenden, mit einem an seinem oberen Ende ausgebildeten Stopper (11) versehenen Fortsatz (10) gebildet ist.
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3. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerdruckeinlaßöffnung (15, 122) mit der Steuerdruckkammer (14, 121) über eine Drosselbohrung (16, 123) verbunden ist.
4. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Herstellung einer Wirkverbindung zwischen den beiden Kolben (4, 7 gemäß Fig. 4) gebildet wird von einem am ersten Kolben (4) vorgesehenen, nach oben gerichteten, mit einer DurchgangsÖffnung (32) ausgestatteten Fortsatz (10),
von einem von der Unterseite des zweiten Kolbens (7) aus nach unten gerichteten Fortsatz (33), der einen für die Aufnahme des nach oben gerichteten Fortsatzes (10) ausreichend großen Hohlraum (34) aufweist, sowie von einem durch die DurchgangsÖffnung (32) geführten und an seinen beiden Enden an dem nach unten gerichteten Fortsatz (33) gelagerten Haltebolzen (35).
5. Ventil nach Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolbeneinrichtung zwei druckempfindliche Kolben (4, 7 gemäß Fig. 5) aufweist, deren erster Kolben (4) mit einem nach unten gerichteten Fortsatz (8) versehen ist, der an seinem urteren Ende mit einem mit dem Ventilsitz (18) zusammenwirkenden Ventilsitz (9) ausgestattet ist und der ferner eine koaxiale Öffnung (37) mit einem in deren Mittelteil ausgebildeten Absatz (40) aufweist und deren zweiter Kolben (7) unterhalb der Ventilscheibe (3) angeordnet ist und einen nach oben gerichteten, sich durch den Ventilteller (3) hindurch erstreckenden, an dem Absatz
(40) zur Anlage gelangenden und an seinem oberen Ende mit Nuten (38) versehenen Fortsatz (36) aufweist, daß zwischen der Oberseite des ersten Kolbens (4) und der Innenwand des Ventilkörpers (1) eine mit einer Einlaß-
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öffnung (13) für indizierten Druck (P1) verbundene erste Kammer (12) für indizierten Druck (P1) definiert
daß oberhalb des zweiten Kolbens (7) eine mit einer Steuerdruckeinlaßöffnung (15) verbundene Steuerdruckkammer (I4) gebildet ist und
daß zwischen der Unterseite des zweiten Kolbens (7) und der Innenwand des Ventilkörpers (1) eine mit einer zweiten Steuerdruckeinlaßöffnung (15) verbundene zweite Steuerdruckkammer (14) definiert ist.
Ventil nach Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkolbeneinrichtung zwei druckempfindliche Kolben (IO6, 107 gemäß Fig.
6) aufweist, deren erster Kolben (106) mit einem an sehem unteren Ende mit einem mit dem Ventilsitz (125) zusammenwirkenden Ventilsitz (109) ausgestatteten, nach unten gerichteten Fortsatz ( 110) und mit einem an seinem oberen Ende zur Bildung eines Kopfes (111) erweiterten, nach oben gerichteten Fortsatz (112) versehen ist, deren zweiter Kolben (107) zur Aufnahme des nach oben gerichteten Fortsatzes (112) mit einer zentral angeordneten kleinen Kammer versehen ist,
daß in der Nähe des Eingangs der kleinen Kammer (114) für den am nach oben gerichteten Fortsatz (112) des ersten Kolbens (IO6) ausgebildeten erweiterten Kopf (111) eine diesen in der kleinen Kammer (114) sichernde Halteeinrichtung (115, 115") vorgesehen ist, daß zwischen der Oberseite des ersten Kolbens (106) und der Unterseite des zweiten Kolbens (10) eine mit einer Einlaßöffnung (120) für indizierten Druck (P.) verbundene Kammer (119) für indizierten Druck (P1) definert ist und
daß oberhalb des zweiten Kolbens (10) eine mit einer Steuerdruckeinlaßöffnung (122) verbundene Steuerdruckkammer (121) gebildet ist.
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7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der nach oben gerichtete Fortsatz (112) des ersten Kolbens (106) von einem separaten Teil gebildet ist, das in eine am Kolben (106) angeordnete Gewindebohrung eingeschraubt und dessen erweiterter Kopf (111) querschnittlich polygonal ausgebildet ist, und daß die kleine Kammer (114) des zweiten Kolbens (107) zur Aufnahme des Kopfes (111) ebenfalls polygonal ausgebildet ist.
8. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der nach oben gerichtete Fortsatz (112) des ersten Kolbens (106) mit dem Kolben (106) einstückig ausgebildet ist, und daß die Halteeinrichtung von einem in der Nähe des Eingangs der kleinen Kammer (114) angeordneten geteilten Haltering (115") gebildet ist.
9. Ventil nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch Spalte (C, C1, C"), die vorgesehen sind zwischen dem Rand des Kopfes (111, 111') an dem nach oben gerichteten Fortsatz (112) des ersten Kolbens (106) und der Innenwand der am zweiten Kolben (107) ausgebildeten kleinen Kammer (114), zwischen dem Rand des Schaftes des nach oben gerichteten Fortsatzes (112) und der Innenwand des Halterings (115") und schließlich
zwischen dem Innenrand eines oben am Ventilkörper (101) ausgebildeten Flansches und dem Außenrand einer Laufbuchse (108).
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Date Code Title Description
8235 Patent refused