DE2643296A1

DE2643296A1 - Lastabhaengige bremskraft-regeleinrichtung

Info

Publication number: DE2643296A1
Application number: DE19762643296
Authority: DE
Inventors: Erich Reinecke; Helmut Ulrich
Original assignee: Wabco Westinghouse GmbH Germany
Current assignee: Wabco Westinghouse GmbH Germany
Priority date: 1976-09-25
Filing date: 1976-09-25
Publication date: 1978-03-30
Also published as: GB1584598A; IT1143822B; DE2643296B2; US4125290A

Description

. * Hannover, den 20.9.1976>_C/ oooß

WABCO IESTINGHOUSE GmbH, HiUOiOVER Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung

Die Erfindung betrifft eine lastabhängige Bremskraft-Regeleinriehtung gemäß Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bei Druckluftbremsanlagen sind die in den EG-Richtlinien festgelegten Anforderungen an die Ansprech- und Schwellzeiten zu erfüllen. Diese Forderungen wurden durch den Einbau von Relais-Ventilen erfüllt, wobei die Zeiten noch verringert werden könnten. Durch den Einbau von lastabhängigen Bremskraftreglern wurde eine vom Beladungsgewicht des Fahrzeugs abhängige Bremskraf tregelung erreicht, bei der die Bremskräfte an den Achsen und die Abbremsung so aufeinander abgestimmt sind, daß der maximale Reibschluß an allen Rädern ungefähr gleich groß ist.

Die in einer Ergänzung der EG-Richtlinie aufgenommene Vorschrift hinsichtlich der Einhaltung von Reibungskurven, welche die Abhängigkeit von Abbremsung und Haftreibwert darstellen, erfordert den Einbau von automatisch-lastabhängigen Bremskraftreglern in Nutzfahrzeugen und Anhängern.

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ORIGiNAL INSPECTED'

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Da die Anordnung derartiger Ventileinrichtungen innerhalb der Bremsanlage einen relativ hohen baulichen Aufwand sowohl hinsichtlich der Ventileinrichtungen als auch der Leitungsverbindungen erfordert, werden aus Kosten- und Platz erspamisgründen Rationalis..erungsüberlegungen immer mehr in die Richtung angestellt, die eine Zusammenfassung von zwei oder mehr Ventileinrichtungen in einem Gehäuse ermöglichen.

Durch die deutschen Patentschriften 1 231 584, 1 655 766 und 1 934 784 sind Bremskraftregler und auch lastabhängige Bremskraftregler für Druckluft-Bremsanlagen bekanntgeworden. Durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 963 879 ist ein Relais-Ventil bekanntgeworden.

Bisher ist es bekannt, lastabhängige Bremskraftregler und zusätzlich mit den Reglern verbundene Relais-Ventile zu verwenden, die vom geregelten Bremsdruck angesteuert werden. Das Relais-Ventil ist mit einem Vorratsbehälter für Druckmittel verbunden und steuert in Abhängigkeit vom zugeführten geregelten Bremsdruck aus den Bremskraftregler Druckmittel aus dem Vorratsbehälter in die Bremszylinder ein.

Nachteilig ist bei diesen bekannten Anordnungen der relativ hohe bauliche Aufwand durch Verwendung wenigstens zweier Ventileinheiten und die zwischen diesen notwendigen

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0m2l:lPL INSPECTED

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Verbindungen. Dieser Aufwand erfordert erheblichen Raumbedarf, erhöht die Kosten und stellt einen gewissen Risikofaktor hinsichtlich der Sicherheit dar. Besonders nachteilig ist, daß eine relativ große Zeit von c.er Betätigung der Bremsventile bis zum Zeitpunkt der Einsteuerung des vollen Bremsdruckes (Ansprechzeit plus Schwellzeit) vergeht.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine Anlage der beschriebenen Art so zu ■verbessern, daß die angeführten Nachteile nicht auftreten.

Diese Aufgabe wird bei einer lastabhängigen Bremskraftregel einrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs gelöst durch die Maßnahmen gemäß kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1.

Durch die erfindungsgemäß gewählte Vereinigung des Bremskraftregelventiles und des Relais-Ventiles wird praktisch mit einem Doppelventil sowohl die Punktion des üblichen Bremskraftreglers als auch die Punktion des bekannten Relais-Ventiles erreicht. Der Bremsdruck-Regelkolben setzt dabei die Regelbewegung für den üblicherweise vom Bremskraftregler erzeugten, dem Relais-Ventil zugeführten Regeldruck sozusagen direkt in eine entsprechende Bewegung des Relais-Ventilkolbens

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um, die das Regelventil direkt zur Einsteuerung von Druck aus dem Vorratsdruckbehälter zu dem Bremszylindern steuert. Hierdurch wird die Totzeit zwischen dem Zeitpunkt der Betätigung des Bremsventiles bis zum Zeitpunkt der Einsteuerung des vollen Bremsdruckes in die Bremszylinder, d. h. die Summe aus Ansprech- und Schwellzeit, erheblich verkürzt. Vorteilhaft ist der hinsichtlich der bekannten Anlagen wesentlich geringere bauliche Aufwand, da insgesamt weniger bewegliche Teile benötigt werden. Ein wesentlicher Teil der sonst üblichen Leitungswege kommt in Portfall.

Die Zahl von möglichen Fehlerquellen wird hierdurch verringert, die Anlage wird somit sicherer. Der Aufwand für die Herstellung und die Montage und die damit verbundenen Kosten können erheblich gesenkt werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert werden.

Es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen lastabhängigen

Bremskraft-Regeleinrichtung, 809813/03U

ORIGINAL INSPECTED

Pig. 2 einen Schnitt durch die Bremskraft-Regeleinrichtung gemäß Pig. 1, teilweise in weggebrochener Darstellung, jedoch senkrecht zu dem Schnitt nach Pig. 1,

»ig. 3,

4 und 5 schematisch den Zusammenhang zwischen Druck und Zeit heim Regelvorgang, wobei in der Pig. 3 die Verhältnisse bei Verwendung nur eines Bremsdruckregelventils, in der Pig. 4 die Verhältnisse bei Verwendung eines Bremsdruckregelventils und zusätzlich eines Relaisventils und in Pig. 5 die Verhältnisse bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils gezeigt sind.

Im oberen Teil des Gehäuses ist ein aus einem Kolben 2 und aus einer Membran 3 bestehender hohler Bremsdruck-Regelkolben 2, 3 angeordnet, der im Innenraum des Kolbens einen unter Spannung einer Peder 4 stehenden Ventilkörper 5 aufweist, welcher mit einem an der Innenwand des Kolbens 2 angeordneten Ventilsitz 6 ein Einlaßventil 5, 6 und mit der als Ventilsitz 7 ausgebildeten oberen Stirnfläche eines unter dem Doppelventilkörper 5 angeordneten Stößels 8 ein Auslaßventil 5, 7 bildet. Mit dem Kolben 2 ist eine Anzahl radialer Rippen 9 verbunden, deren der Membran 3 zugewandten Stirnflächen 9a Teile eines Kegelmantels bilden.

Im Gehäuse 1 ist eine Anzahl radialer feststehender Rippen 10 vorgesehen, in deren Zwischenräume die Rippen 9 berührungslos eingreifen und deren der Membran 3 zugewandte Stirnflächen 10a Teile eines entgegengesetzten Kegelmantels bilden.

In der in der Abbildung dargestellten Stellung liegt die Membran 3 an diesen Stirnflächen 10a an.

Die Membran 3 ist mit ihrem Außenrand im Gehäuse und mit ihrem Innenrand am Kolben 2 befestigt. Auf diese Weise wird der Bremsdruck-Regelkolben 2, 3 gebildet, der eine obere unveränderliche Wirkfläche 11 aufweist, die Teil einer über dem Kolben 2 befindlichen Steuerkammer 12 ist, welche mit einem Druckluftanschluß 13 in Verbindung steht, der eine Verbindung zum Motorwagen-Bremsventil bzw. zum Anhänger-Bremsventil herstellt. Der Bremsdruck-Regelkolben 2, 3 weist ferner eine untere Wirkfläche 14 auf, die mit der Bewegung des Kolbens 2 veränderlich ist und Teil einer unter der Membran 3 gelegenen Kammer 15 ist, welche mit einem Anschluß 16 in Verbindung steht, der zu den Bremszylindern führt und der ferner über das geöffnete Einlaßventil 5, 6 und eine Vorratskammer 17a mit einemzu einem Druckluftbehälter führenden Druckluftanschluß 17 in Verbindung steht.

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Im oberen Teil des Gehäuses 1 ist ein aus einem Ventilkörper 18 und einer damit in Wirkverbindung stehenden Membran 19 bestehendes Druckvorsteuerventil 18, 19 derart angeordnet, daß bei geöffneten Einlaß zwischen Ventilkörper 18 und einem gehäusefesten Ventilsitz 20, über eine Kammer 21 und über einen Kanal 22 eine Druckverbindung zwischen dem über der Membran 3 befindlichen Raum 23 und der Kammer 12 besteht. Eine zwischen dem Boden des Gehäuses 1 und der Membran 19 angeordnete Jeder 24 ist zur Einstellung des Vorsteuerdruckes mittels Schraube 25 verstellbar.

In einer zentralen Bohrung 26 des Gehäuses wird der teilweise hohle Stößel 8 geführt, dessen obere Stirnfläche - wie bereits erwähnt - den Auslaßventilsitz 7 bildet und dessen Hohlraum 27 durch eine Entlüftung 28 entlüftet wird. Der Stößel 8 steht mit einer Kurvenscheibe oder einem Nocken 29» deren bzw. dessen Stellung vom Fahrzeuggewicht bzw. von der Achsbelastung abhängig ist, in Wirkverbindung. Die mit der Kurvenscheibe 29 verbundene Welle 30 bzw. die Nockenwelle steht über einen Hebel 31 unter Zwischenschaltung eines Gestänges und evtl. eines Federungskörpers mit der Fahrzeugachse in Verbindung.

Die Punktion der Ventileinrichtung ist wie folgt:

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Ein vom Motorwagen-Bremsventil bzw. vom Anhänger-Bremsventil kommender Bremsdruck gelangt über Anschluß 13 in die Steuerkammer 12, strömt über die Bohrung 22 am geöffneten Ventil 18, 20 vorbei, über Kanal 22a auf die Oberseite der Membran 3. Mit dieser Druckvorsteuerung auf die Oberseite der Membran 3 wird eine Aufhebung oder Vergrößerung der Druckuntersetzung bei geringen Bremsdrücken erzielt, wodurch die nachfolgenden Ventile und Zylinder entsprechend der Beladung belüftet werden. Bei Erreichen einer bestimmten, mittels Schraube 25 einstellbaren Druckhöhe in Kammer 21 wölbt sich die Membran 19 gegen die Kraft der Feder 24 durch und der mitfolgende Ventilkörper 18 schließt Ventil 18, 20.

Gleichzeitig wirkt der Bremsdruck in Steuerkammer 12 auf die Oberseite 11 des Kolbens 2, 3 und drückt diesen hinunter. Der Doppelventilkörper 5 folgt dieser Bewegung unter dem Einfluß der Feder 4, setzt sich auf die als Ventilsitz 7 ausgebildete Stirnfläche des Stößels 8 und verschließt somit das Auslaßventil 5, 7 und öffnet bei weiterem Hinabgehen des Kolbens 2 das Einlaßventil 5, 6. Druckluft strömt nun aus dem Vorratsbehälter über Anschluß 17 in die Kammer 17a, durch das geöffnete Ventil 5, 6 und über den Anschluß 16 in die Bremszylinder sowie in die Kammer 15 unterhalb der Membran 3.

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Während der Abwärtsbewegung des Kolbens 2 löst sich die Membran 3 von den im Gehäuse 1 angebrachten Rippen 10 und legt sich in zunehmendem Maße an die Rippen 9 des Kolbens 2 an. Die wirksame Membranfläche wird so laufend vergrößert, bis die Kraft auf die Kolbenunterseite gegenüber der Kraft auf die Kolbenoberseite überwiegt. Dadurch wird der Kolben 2 wieder angehoben und das Ventil 5, geschlossen. Eine Bremsabschlußstellung ist erreicht. Der jetzt in den Bremszylindern herrschende Druck entspricht nun dem in Abhängigkeit vom Beladungsgewicht geregelten Druck. Nur in der Vollaststellung 1 : 1 bleibt der Einlaß 5, 6 geöffnet. Der dann bei vollbeladenem Fahrzeug in den Bremszylindern meßbare Druck entspricht dem vom Motorwagen-Bremsventil bzw. vom Anhänger-Bremsventil in den Bremskraftregler eingesteuerten Druck; bei Teilbeladung und im Leerzustand des Fahrzeugs hat dieser Druck dagegen eine mehr oder weniger starke Untersetzung erfahren.

Nach Abbau des Bremsdruckes schiebt das in den Bremszylindern befindliche Druckmittel den Kolben 2 in seine obere Endlage und entweicht durch das sich öffnende Auslaßventil 5, 7 durch die Bohrung 27 des Stößels 8 und durch die Entlüftung 28 ins Freie.

Es soll nun Bezug genommen werden auf die Figuren 3, und 5. Die Figuren 3 bis 5 zeigen schematisch den

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Druckverlauf in Abhängigkeit von der Zeit beim Regelvorgang vom Betätigungsbeginn des Bremsventiles bis zum Erreichen des vollen Bremsdruckes.

Der zeitliche Druckverlauf gemäß Fig. 3 ist charakteristisch bei Einrichtungen, die nur ein übliches Bremsdruckregelventil verwenden. Der Druckverlauf nach Fig. 4 ergibt sich bei Verwendung eines üblichen Bremsdruckregelventiles und zusätzlich eines Relaisventiles und der Druckverlauf nach Fig. 5 bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ventiles.

Zum besseren Vergleich sind die 3 Kurven der Figuren 3 bis 5 untereinander gezeichnet. Man erkennt deutlich, daß sich die Gesamtzeit vom Beginn der Betätigung der Bremsventile bis zur Erreichung des vollen Bremsdruckes von Fig. 3 bis Fig. 5 verringert.

Bei Verwendung nur eines Bremsdruckregelventils ergibt sich zwar eine relativ kurze Ansprechzeit t_&1 des Bremsdruckregelventiles, jedoch eine relativ lange Schwellzeit t , bis zum Aufbau des vollen Bremsdruckes (siehe Fig. 3). Bei zusätzlicher Verwendung eines Relaisventiles erhält man zwar durch die zusätzliche Ansprechzeit t_&2 des Relaisventiles eine größere Gesamtansprechzeit, nämlich t . + t_&2 > t_&1, jedoch eine kleinere Schwellzeit t „ < t_s1, derart, daß die Gesamt-

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zeit bis zur Erreichung des vollen Bremsdruckes kleiner wird. Es gilt t_a1 + t_s1 > t_a1 + t_a2 + t_s2.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ventiles ergibt sich eine Ansprechzeit t -, die praktisch gleich der Ansprechzeit eines üblichen Bremskraftreglers ist, weil das erfindungsgemäße Ventil auch nur ein einziges Doppelventil aufweist, d. h. es gilt angenähert t ~ = t_a1. Die Schwellzeit t■ _ bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ventiles entspricht der Schwellzeit t_s2 eines üblichen Relaisventiles, d. h. es gilt angenähert t ~ = t p. Zusammenfassend gilt also, unter Berücksichtigung der obigen Beziehungen

*e2 < *ai ⁺ *a2 ⁺ *_β2 <*a1 ⁺ *e1 *

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Claims

Patentansprüche

Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung in druckmittelbetätigt en Kraftfahrzeug- und Anhängefahrzeugbremsanlagen, die ein vom Vorratsdruck eines Vorratsdruckbehälters beaufschlagtes Relais-Ventil aufweist und ferner einen lastabhängigen Bremskraftregler mit einem vom Bremsdruck über die Bremsventile beaufschlagten Bremsdruck-Regelkolben und mit einem vom Bremsdruck-Regelkolben betätigten Bremsdruck-Regelventil, dessen Regelgröße lastabhängig über ein lastabhängig verstellbares Stellglied einstellbar ist, wobei das Relais-Ventil mit einem Regeldruck vom Bremskraftregler beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsdruck-Regelventil (5, 6, 7) des Bremskraftreglers gleichzeitig als Relais-Ventil ausgebildet ist.

2, Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Bremsdruck-Regelventils und des Relais-Ventils ein gemeinsamer Kolben (2) vorgesehen ist.

3. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet„ daß zur Betätigung des Bremsdruck-Regelventils und des Relais-Ventils nur ein von nur einem Kolben (2) betätigtes. Doppelventil (5, 6, 7) vorgesehen ist.

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4. Bremskraft-Regeleinrichtung nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Regelfunktion des Regelventils und die Relaisfunktion des Relaisventils nur ein Doppelventil (5, 6, 7) vorgesehen ist.

5. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennz eiohnet« daß das Doppelventil (5, 6, 7) nur einen Kolben (2) aufweist.

6. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des Doppelventils (5j 6, 7) wenigstens ein Kolben vorgesehen ist.

7. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Doppelventil (5, 6, 7) ein Einlaßventil (5, 6), das vom Vorratsdruck des Vorratsdruckbehälters beaufschlagt ist, und ein Auslaßventil (5, 7) aufweist.

8. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (5, 6) stets vom Vorratsdruck beaufschlagt ist.

9. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 3» 4 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelventil (5, 6, 7) einen Ventilkörper (5) umfaßt, der in Schließrichtung des voEi Vorratsdruck beaufschlagten Einlaßventiles (5, 6) vorgespannt ist und sich beim Regelvorgang bzw. bei Betätigung durch einen Bremsdruck-

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Regelkolben (2, 3) an einen am Stellglied (8) ausgebildeten Sitz des Auslaßventiles (5,-7) anlegt, wo bei das Einlaßventil (5, 6), dessen Sitz am beweglichen Bremsdruck-Regelkolben ausgebildet ist, zwecks Zuführung von Druckluft aus dem Vorratsdruckbehälter zu den Bremszylindern öffnet.

10. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der den Bremszylindern über das geöffnete Einlaßventil (5, 6) zugeführte Druck aus dem Vorratsdruckbehälter den Bremsdruck-Regelkolben (2, 3) entgegengesetzt zur Wirkungsrichtung des über die Bremsventile zugeführten Bremsdruckes beaufschlagt .

11. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsdruck-Regelkolben (2, 3) in an sich bekannter Weise ein aus einem Kolben (2) und einer Membran (3) bestehender Stufenkolben ist, daß die Membran (3) in Wirkrichtung des auf den Kolben (2) wirkenden Bremsdruckes über ein Druck-yorsteuerventil (18, 19, 20) mit einem vom Bremsdruck abgeleiteten einstellbaren Druck beaufschlagt ist und in entgegengesetzter Richtung von dem über das Einlaßventil (5, 6) den Bremszylindern zugeführten Druck aus dem Vorratsdruckbehälter beaufschlagt ist.

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12. Bremskraft-Regelanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckvorsteuerventil (18, 19, 20) aus einem Ventilkörper (18) und einer damit in Wirkverbindung stehenden Membran (19) besteht, die mittels einer Feder (24), deren Vorspannung mittels einer Einstellschraube (25) einstellbar ist, in Durchbiegerichtung belastet ist.

13. Bremskraft-Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais-Wirkfläche aus der unter Vorsteuerdruck stehenden Fläche der Membran (3) und der vom Bremsdruck beaufschlagten Fläche (11) des Bremsdruck-Regelkolbens (2) besteht.

14-. Bremskraft-Regeleinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuerdruck von den Bremsventilen und dem geregelten Druck zu den Bremszylindern keine Verbindung besteht.

15. Bremskraft-Regeleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Steuerdruck von den Bremsventilen und dem geregelten Druck zu den Bremszylindern eine Verbindung, beispielsweise über ein Rückschlagventil für einen Entlüftungsvorgang, vorgesehen ist.

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