DE2456074B2

DE2456074B2 - Lastabhaengig gesteuertes relaisventil fuer eine fahrzeug-druckluftbremse

Info

Publication number: DE2456074B2
Application number: DE19742456074
Authority: DE
Inventors: Naosuke; Yanagawa Itiro; Higashimatsuyama Saitama; Masuda (Japan)
Original assignee: Jidosha Kiki Co, Ltd, Tokio
Priority date: 1973-11-28
Filing date: 1974-11-25
Publication date: 1977-11-10
Also published as: DE2456074C3; JPS5228193B2; DE2456074A1; US3945689A; JPS5083671A; GB1457336A

Description

Ein derartiges Relaisventil ist Gegenstand eines älteren Vorschlags (DT-OS 24 27 435). Bei dieser vorgeschlagenen Konstruktion erfolgt die lastabhängige Steuerung des Ventils mittels eines auf die Abstandsänderung zwischen Fahrzeugaufbau und Fahrzeugachse ansprechenden Hebels, der mit einem das zweite Doppelventil betätigenden Teil verbunden ist. Dadurch können dort Lastschwingungen unmittelbar auf das Doppelventil übertragen werden, was unerwünschte Veränderungen der Bremskraft während eines Bremsvorgangs zur Folge hat. Ferner sind bei dem vorgeschlagenen Relaisventil in der Steuerkammer Rückstellfedern für den zweiten Kolben angeordnet, so daß ein vergleichsweise großes Volumen für diese Kammer erforderlich ist. Ein großes Steuerkammervolumen führt aber zu einer Trägheit im Ansprechverhalten des Relaisventils.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Relaisventil der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich Lastschwingungen nicht unmittelbar auf die Ventilsteuerung auswirken.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs angegcbenen Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung des F.rfmdungsgegenslandes ist in Anspruch 2 gekennzeichnet.

Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Relaisventil ist das zweite Doppelventil frei von einer unmittelbaren Einwirkung der Unabhängigen Kraft, so daß sich kurzzeitig dauernde Lastschwingungen nicht auf den Sieiierkainnicidruck auswirken können. Durch Auswahl der Federkonstante der in Abhängigkeit von der

Fahrzeugbelastung verstellbaren Druckfeder besteht außerdem die Möglichkeit, des Ansprechverhalten des Ventils zu variieren. Schließlich ist bei dem erfindungsgemäßen Ventil keine eigene Rückstellfeder für den Stufenkolben erforderlich, da die Rückstellkraft von der Unabhängigen Druckfeder ausgeübt wird. Dadurch kann die Steuerkammer klein gehalten werden, so daß keine ins Gewicht fallende Zeitverzögerung bis zum Ansprechen der Bremse eintritt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden anhand der F i g. 2 bis 5 näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer konventionellen Fahrzeug-Druckluftbremsanlage,

F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Fahrzeug-Druckluftbremsanlage gemäß der Erfindung,

F i g. 3 einen Vertikalschnitt durch das erfindungsgemäße Relaisventil,

Fig.4 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit zwischen indiziertem Druck und Ausgangsdruck und

F i g. 5 eine schematische Ansicht des Relaisventilanschlusses an einem Fahrzeug.

Wie F i g. 1 zu entnehmen ist, läßt ein in einer konventionellen Druckluftbremsanlage abgeordnetes Bremsventil einen indizierten Druck durch, um ein Relaisventil derart zu betätigen, daß Druckluft aus einem Druckluftbehälter zu einem Bremsversteller geführt wird. Ein mit einer derartigen Bremsanlage versehenes Fahrzeug ist mit einer Druckreguliereinrichtung in Form eines lastabhängig gesteuerten Veütils ausgestattet, das zwischen dem Bremsventil und dem Relaisventil angeordnet ist. Das Ventil stellt die das Fahrzeug belastende Nutzlast in Form des Abstandes zwischen der oberen bzw. unteren Endfläche der Federung fest, reguliert den indizierten Druck vom Bremsventil auf der Basis des auf diese Weise festgestellten Wertes und führt dann dem Relaisventil Druckluft mit reguliertem Druck zu. Beim Betrieb dieser Bremsanlage werden die Unterschiede zwischen den Eingangs- und Ausgangsdrücken des lastabhängig gesteuerten Ventils und des Relaisventils den entsprechenden Eingangsdrücken zugeschlagen. Infolgedessen reagiert der Bremsversteller nicht zuverlässig auf den indizierten Bremsdruck.

Wie F i g. 2 zeigt, ist das erfindungsgemäße Relaisventil / eine Kombination des lastabhängig gesteuerten Ventils e mit dem Relaisventil b gemäß Fig. 1 und ist an deren Stelle zwischen dem Bremsventil a und dem Bremsversteller d angeordnet. Die Kombination der beiden Ventile zu einer einzigen Einheit begrenzt den Gesamtunterschied zwischen den Eingangs- und Ausgangsdrücken auf lediglich den Unterschied zwischen dem Eingangs- und Ausgangsdruck des Relaisventils. Das in Fig.3 im Querschnitt dargestellte Relaisventil weist im Gehäuseoberteil 4 eine über einen Druckeinlaß 36 an eine Druckluftquelle P, angeschlossene Auslaßkammer, eine mit einem Bremsventil über einen Einlaß 11 verbundene Einlaßkammer 5 und eine Steuerkammer 13 auf, deren Druck in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung gesteuert ist. Das Gehäuseunterteil 1 enthält ein Doppelventil 2, das die Verbindungen Auslaßkammer 22 — Atmosphäre und Auslaßkammcr 22 — Druckkammer 38 steuert und dessen Ventilglied 25 in der Ruhestellung durch die Kraft einer Feder 23 in der die Verbindung Auslaßkammer 22 - Druckkammer 38 sperrenden Stellung gehalten ist.

Im Gehäuseunterteil 1 ist ferner ein erster Kolben 3 vorgesehen, dessen eine Kolbenfläche die Auslaßkammer 22 und dessen andere Kol'oenfläche die Steuerkammer 13 begrenzt und der auf seiner der Auslaßkammer 22 zugewandten Seite einen mit dem Ventilglied 25 zusammenwirkenden Ansatz 27 aufweist, wobei dieser ι Ansatz 27 in der Ruhestellung in Abstand von den. Ventilglied 25 gehalten ist und bei Anlage an das Ventilglied 25 die Verbindung Auslaßkammer 22 — Atmosphäre speist und die Verbindung Auslaßkammer 22 - Druckkammer 38 öffnet.

in Koaxial zum ersten Kolben 3 ist ein zweiter, als Stufenkolben 6 ausgebildeter Kolben im Gehäuseoberteil 4 angeordnet. Seine eine Stirnfläche begrenzt die Steuerkammer 13, und er ist entgegen dem Steuerkammerdruck vom Einlaßkammerdruck beaufschlagt. r» Die größere Fläche des Stufenkolbens 6 ist der Steuerkammer 13 zugekehrt, und seine durch die Abstufung gebildete Ringfläche begrenzt die Einlaßkammer 5. In einer Axialbohrung 8 des Stufenkolbens 6 ist ein zweites Doppelventil angeordnet, dessen .'(ι Ventilglied 9 über einen in der Bohrung 8 vorgesehenen Ventilsitz 14 die Verbindung Steuerkammer 13—Einlaßkammer 5 steuert.

Die durch Abstufung gebildete Ringfläche ist über eine öffnung 10 mit der Axialbohrung 8 verbunden. Auf :■-> dem durchmesserkleineren Teil 6" des Stufenkolbens 6 wirkt die Kraft eine in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung verstellbaren Druckfeder 30. Die Axialbewegung des Stufenkolbens 6 in Richtung zum ersten Kolben 3 ist durch eine mit einer Durchlaßöff- !o nung 12 versehene Halteplatte 7 begrenzt, die auf ihrer dem Stufenkolben 6 zugewandten Seite einen zentrischen Fortsatz mit Ventilsitz 15 aufweist, der bei Anlage des Stufenkolbens 6 an der Halteplatte 7 das Ventilglied 9 des zweiten Doppelventils in seiner von dem Ventilsitz η 14 abgehobenen Stellung hält.

Das Ventilglied 9 ist mit einer koaxialen Austrittsöffnung 17 versehen und wird mit Hilfe eines Halteringes 18 gleitbar in der Axialbohrung 8 gehalten. Zwischen dem Haltering 18 und dem Ventilglied 9 ist eine Feder ■in 19 angeordnet, die das Ventilglied 9 gegen den Ventilsitz 15 drückt. Federringe 20, 21 sorgen dafür, daß die Halteplatte 7 bzw. der Haltering 18 nicht aus der Steuerkammer 13 und der Axialbohrung 8 herausfallen.

Die in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung V) verstellbare Druckfeder 30 wirkt über ein Befestigungsteil 29 für eine Zugstange 31 auf den Stufenkolben 6, wobei die Feder 30 zwischen dem Ventilgehäuseteil 40 und dem Befestigungsteil 29 ausgespannt ist.

Mit dem freien Ende der Zugstange 3i ist ein in ■Ίο Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung um einen Bolzen 32 schwenkbarer Hebel 33 verbunden, der wiederum z. B. mittels einer Blattfeder 34 und einer Stange oder eines Seilzuges 35 (s. Fig.5) mit einer geeigneten Stelle einer Fahrzeugfeder in Verbindung η steht. Das Relaisventil arbeitet in nachfolgend beschriebener Weise:

Fig.3 zeigt das Ventil in Ruhestellung. Wenn das

Bremsventil a gemäß F i g. 2 betätigt wird, gelangt der daraus resultierende Steuerdruck P₁- durch den Druck-

wi einlaßt!, die öffnung 10, den Raum um das Ventilglied 9 herum und die Durchlaßöffnung 12 in die Steuerkammer 13, wo der Druck auf das obere Ende des ersten Kolbens 3 wirkt. Der Steuerdruck P, drückt somit den Kolben 3 nach unten, so daß dessen nach unten gerichteter Ansatz

HS 27 über den Ventilsitz 26 auf das Doppelventil 2 drückt und es dabei öffnet.

Daraul hin wird der Druck P, der Druckluftquelle über den Druckeinlaß 36 und das Doppelventil 2 in die

Druckkammer 38 eingeführt. An der Stelle, wo die von dem auf den ersten Kolben 3 vom Steuerdruck P₁ erzeugte, nach unten wirkende Kraft sich mit der vom Ausgangsdruck P₀ erzeugten, nach oben gerichteten Kraft ausgeglichen hat, wird der Ausgangsdruck P₁₁ erreicht. Zu dieser Zeit versetzt der Steuerdruck P₁ den Stufenkolben 6 in die Lage, gegen eine druckaufnehmende Fläche, die gleich ist dem Unterschied zwischen den druckaufnehmenden Flächen des Kolbcnteils6' mit großem Durchmesser einerseits und des Kolbenteils 6" mit kleinem Durchmesser andererseits, eine nach oben gerichtete Kraft auszuüben. Infolgedessen drückt der Stufenkolben 6 die Druckfeder 30 nach oben und drückt sie dabei zusammen. Die Vorspannung der Druckfeder 30 ist jedoch so groß, daß der Ventilsitz 14 am Ventilglied 9 nicht zur Anlage kommt.

Die Abhängigkeit zwischen dem Steuerdruck P₁ und dem Ausgangsdruck P„ in diesem Falle ist in der grafischen Darstellung gemäß Fig.4 durch die gerade Linie O—B— Dgezeigt.

Wenn sich das Fahrzeug einem nahezu unbeladenen Zustand nähert, biegt sich die Blattfeder 34, wie durch die in F i g. 5 unterbrochenen Linien anzeigt, durch und übt dabei eine Kraft auf den Hebel 33 aus, bewegt die Zugstange 31 in die Richtung, in der sie die Druckfeder 30 anhebt und reduziert die Federkraft auf einen kleineren Wert als die Vorspannung. Wenn ein Steuerdruck P₁ in diesem Zustand erzeugt wird, bleibt das Ventilglied 9 so lange geschlossen wie der Steuerdruck klein ist. Der Verlauf des Steuerdruckes P₁ und des Ausgangsdruckes P₁, in diesem Falle ist in der grafischen Darstellung gemäß Fig.4 durch die Linie O—B gezeigt. Mit einem weiteren Ansteigen des Steuerdruckes wächst die nach oben wirkende Kraft des Stufenkolbens 6 so weit an, bis sie die Kraft der Druckfeder 30 übersteigt, so daß der Stufenkolben 6 sich nach oben bewegt und den Ventilsitz 14 an dem Ventilsitz 16 des Ventilgliedes 9 zur Anlage bringt, um eine Druckbeaufschlagung der Steuerkammer 13 von der Einlaßkammer 5 her zu sperren. Dieser Punkt entspricht in der Darstellung gemäß Fig. 4 dem Punkt B.

Ein leichtes Anwachsen des Steuerdruckes P₁ vom gerade erwähnten Niveau aus hat zur Folge, daß der Steuerdruck den regulierten Druck in der Steuerkammer 13 oberhalb des ersten Kolbens 3 übersteigt. Damit wird der Stufenkolben 6 nach unten bewegt, so daß der Ventilsitz 14 das Ventil öffnen kann. Mit Zuführung eines geringen Steuerdruckes in die Steuerkammer 13 wächst die nach oben gerichtete Kraft des Kolbens an, um den Ventilsitz 14 wieder zu schließen und den Durchlaß für den Steuerdruck zu sperren.

Wenn der Steuerdruck gegenüber dem regulierten Druck gleich groß ist, neigt der in einem abgestuften Zylinder mit zwei verschiedenen Durchmessern A und B angeordnete Stufenkolben 6 dazu, sich zur Schließung des Ventilsitzes 14 nach oben zu bewegen, da die vom Steuerdruck nach unten gerichtete Kraft größer ist als die von dem regulierten Druck nach oben gerichtete Kraft. An der Stelle, wo die nach unten bzw. nach oben gerichteten, auf den Stufenkolben 6 wirkenden Kräfte ausgeglichen sind, übersteigt daher der Steuerdruck /' den regulierten Steuerdruck P,'.

?- A²

B²) Pl A² > A² - B²

folgt

Aus dem oben festgestellten Grund wird der Ausgangsdruck P₀ gesteuert durch den Ausgleich zwischen dem regulierten Steuerdruck P₁' und dem

ίο Steuerdruck P₁ am ersten Kolben 3. Die in dem Diagramm gemäß Fig.4 dargestellte Linie B— Czeigt die Abhängigkeit zwischen dem Steuerdruck P, und dem Ausgangsdruck P_n in einem derartigen Kräftegleichgewicht.

η Ein Absinken des Steuerdruckes P₁ vermindert die nach unten gerichtete Kraft des Stufenkolben 6. Folglich bewegt sich der Stufenkolben 6 nach oben, bringt den Ventilsitz 14 am Ventilsitz 16 des Ventilglieds 9 zur Anlage und hebt dabei auch das Ventilglied 9 an.

Der Ventilsitz 16 des Ventilglieds 9 bewegt sich dann vom Ventilsitz 15 der Halteplatte 7 weg, um die Austrittsöffnung 17 des Ventilglieds 9 zu öffnen. Die Öffnung 17 läßt den regulierten Steuerdruck P/aus der Steuerkammer 13 in die Atmosphäre entweichen.

2") Andererseits wird der erste Kolben 3 infolge der Wirkung der Feder 39 und des Ausgangsdruckes P₁, nach oben bewegt, mit dem Ergebnis, daß der am unteren Ende des Ansatzes 27 angeordnete Ventilsitz 26 sich von dem Doppelventil 2 weg bewegt. Dann wird auch

in das Doppelventil 2 infolge der Wirkung der Feder 23 und des Druckes P₁ angehoben, so daß das Ventilglied 25 am Ventilsitz 24 des Ventilkörpers zur Anlage gelangt, um den Durchtritt des Druckes P₁ zu sperren. Gleichzeitig entweicht der Ausgangsdruck P₁, über die

r. Auslaßkammer 22 des Doppelventils 2 in die Atmosphäre.

Die Federkraft der Druckfeder 30, die die Lage des Punktes B gemäß Fig. 4 steuert, kann über die Linie O-D in der gleichen Figur mit Hilfe einer variablen

■in Lastreguliervorrichtung, die aus der Zugstange 31, dem Hebel 33 und der Blattfeder 34 besteht, oder in Abhängigkeit von der Nutzlast des Fahrzeugs variiert werden. Ferner kann der Gradient O-D je nach Wunsch verändert werden, beispielsweise in O- D

i) oder O~D'\ und zwar durch Veränderung des Verhältnisses zwischen der Wirkfläche des regulierten Druckes und der Wirkfläche des Ausgangsdruckes am ersten Kolben 3. In ähnlicher Weise kann der Gradient B-C (O—A) frei gewählt werden, beispielsweise

■■"» ^B>- ^c' (°- Λ') oder B"- C" (O- A "), und zwar durch Änderung des Verhältnisses zwischen der Wirkflächc des Steuerdruckes und der Wirkfläche des regulierter Druckes des Stufenkolbens 6.

Die Druckfeder 30 ist mit einer bestimmter

V) Druckkraft vorgespannt und die variable Lastregulier vorrichtung ist so angeordnet, daß sie die Federkraft reduziert. Sollte die variable Lasticguliervorrichtuiif: brechen, würde die vorgespannte Federkraft der Stufenkolben 6 nach unten drücken, um das Ventilglied ί

mi offenzuhalten. In einem solchen Falle arbeitet da; Relaisventil im wesentlichen wie ein konventionelle! Relaisventil, so daß keine Gefahr besteht, daß clii Bremskraft ungenügende Werte erhall.

lÜL'i/ti 2 Watt /ci

Claims

Patentansprüche:

1. Lastabhängig gesteuertes Relaisventil für eine Fahrzeug-Druckluftbremsanlage mit einer an eine Druckluftquelle angeschlossenen Drucl ' "Timer, einer an Radbremsen angeschlossenen Au jkammer, einer mit einem Bremsventil verbundenen Einlaßkammer und einer Steuerkammer, deren Druck in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung gesteuert ist, lerner mit

— einem Doppelventil, das die Verbindungen Auslaßkammer—Atmosphäre und Auslaßkammer— Druckkammer steuert und dessen Ventilglied in der Ruhestellung durch die Kraft einer Feder in der die Verbindung Ausiaßkammer— Druckkammer sperrenden Stellung gehalten ist;

— einem ersten Kolben, dessen eine Kolbenfläche die Auslaßkammer und dessen andere Kolbenfläche die Steuerkdmmer begrenzt und der auf seiner der Auslaßkammer zugewandten Seite einen mit dem Ventilglied des Doppelventils zusammenwirkenden Ansatz aufweist, wobei dieser Ansatz in der Ruhestellung in Abstand von dem Ventilglied gehalten ist und bei Anlage an das Ventilglied die Verbindung Auslaßkammer— Atmosphäre sperrt und die Verbindung Auslaßkammer— Druckkammer öffnet;

— einem koaxial zum ersten Kolben angeordneten zweiten Kolben, dessen eine Stirnfläche die Steuerkammer begrenzt und der entgegen dem Steuerkammerdruck vom Einlaßkammerdruck beaufschlagt ist und in dem in einer Axialbohrung ein zweites Doppelveniil angeordnet ist, dessen Ventilglied über einen in der Axialbohrung des Kolbens vorgesehenen Ventilsitz die Verbindung Steuerkammer— Einlaßkammer steuert;

dadurch gekennzeichnet, daß

a) der zweite Kolben als Stufenkolben (6) ausgebildet ist, dessen größere Fläche der Steuerkammer (13) zugekehrt ist und dessen durch die Abstufung gebildete Ringfläche die über eine öffnung (10) mit der Axialbohrung (8) verbundene Einlaßkammer (5) begrenzt;

b) auf den durchmesserkleineren Teil (6") des Stufenkolbens (6) die Kraft einer in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung verstellbaren Druckfeder (30) wirkt;

c) die Axialbewegung des Stufenkolbens (6) in Richtung zum ersten Kolben (3) durch eine mit einer Durchlaßöffnung (12) versehenen Halteplatte (7) begrenzt ist, die auf ihrer dem Stufenkolben zugewandten Seite einen zentrischen Fortsatz aufweist, der bei Anlage des Stufenkolbens an der Halteplatte das Ventilglied (9) des zweiten Doppelventils in seiner von dem Ventilsitz (?4) abgehobenen Stellung hält.

2. Relaisventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (30) auf den Stufenkolben (6) über ein ßcfestigungsteil (29) für eine Zugstange (31) wirkt, wobei die Druckfeder (30) zwischen dem Ventilgehäuse und dem Befestigungsteil ausgespannt ist, und daß feiner mit dem freien Ende der Zugstange (31) ein in Abhängigkeit von der Fahr/eugbelastung schwenkbarer Hebel (33) verbunden ist.

Die Erfindung betrifft ein lastabhängig gesteuertes Relaisventil für eine Fahrzeug-Druckluftbremsanlage mit einer an eine Druckluftquelle angeschlossenen Druckkammer, einer an Radb.emsen angeschlossenen Auslaßkammer, einer mit einem Bremsventil verbundenen Einlaßkammer und einer Steuerkammer, deren Druck in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung gesteuert ist, ferner mit

- einem Doppelventil, das die Verbindungen Auslaßkammer—Atmosphäre und Auslaßkammer-Druckkammer steuert und dessen Ventilglied in der Ruhestellung durch die Kraft einer Feder in der die Verbindung Auslaßkammer—Druckkammer sperrenden Stellung gehalten ist;

-einem ersten Kolben, dessen eine Kolbenfläche die Auslaßkammer und dessen andere Kolbenfläche die Steuerkammer begrenzt und der auf seiner der Auslaßkammer zugewandten Seite einen mit dem Ventilglied des Doppelventils zusammenwirkenden Ansatz aufweist, wobei dieser Ansatz in der Ruhestellung in Abstand von dem Ventilglied gehalten ist und bei Anlage an das Ventilglied die Verbindung Auslaßkammer-Atmosphäre sperrt und die Verbindung Auslaßkammer —Atmosphäre sperrt und die Verbindung Auslaßkammer—Druckkammeröffnet;

— einem koaxial zum ersten Kolben angeordneten zweiten Kolben, dessen eine Stirnfläche die Steuerkammer begrenzt und der entgegen dem Steuerkammerdruck vom Einlaßkammerdruck beaufschlagt ist und in dem in einer Axialbohrung ein zweites Doppelventil angeordnet ist, dessen Ventilglied über einen in der Axialbohrung des Kolbens vorgesehenen Ventilsitz die Verbindung Steuerkammer— Einlaßkammer steuert.