DE2643296B2

DE2643296B2 - Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung

Info

Publication number: DE2643296B2
Application number: DE2643296A
Authority: DE
Inventors: Erich 3167 Burgdorf Reinecke; Helmut 3257 Springe 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: 1979-01-11
Also published as: DE2643296A1; IT1143822B; US4125290A; GB1584598A

Description

Die Erfindung betrifft eine lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung gemäß Oberbegriff 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 so Einbau von lastabhängigen Bremskraftreglern wurde eine vom Beladungsgewicht des Fahrzeugs abhängige Bremskraftregelung 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 t>o von automatisch-lastabhängigen Bremskraftreglern in Nutzfahrzeugen und Anhängern.

Durch das DE-GM 19 20 916 ist ein lastabhängiger Bremskraftregler gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bekanntgeworden. Dieses Ventil ist nicht als Relaisven- *> til ausgebildet. Nachteilig ist, daß bis zum vollen Aufbau des Bremsdruckes wegen der langen Wege und geringen Querschnitte eine unzulässig lange Zeit (Ansprechzeit+Schwellzeit — VgL F i g. 3 —) vergeht

Durch die DE-OS 20 04 227 ist eine lastabhängige Regeleinrichtung bekanntgeworden, die zusätzlich als Relaisventil ausgebildet ist Für die lastabhängige Regelung und die Relaisfunktion ist nur ein Ventil vorgesehen. Die lastabhängige Stellgröße wird über sin nockenbetätigtes Stellglied auf das im Stellglied geführte Ventil übertragen, wobei im Stellglied auch eine mit einem Druckluftvorratsbehälter verbundene Druckkammer ausgebildet ist Da das Stellglied während der Fahrt infolge der Bewegungen des Fahrzeugaufbaus relativ zum Fahrgestell ständig mehr oder weniger in Bewegung ist und die die Druckkammer ablichtenden Dichtungen am Stellglied dauernd vom Vorratsdruck beaufschlagt sind, sind diese Dichtungen stark beansprucht Außerdem weist diese bekannte Regeleinrichtung kein zur Verkürzung der Ansprechzeit dienendes Vorsteuerventil auf.

Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, eine lastabhängige Bremskraftregeleinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art so auszubilden, daß die Genauigkeit der lastabhängigen Regelung sowie das Ansprechverhalten der Regeleinrichtung verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Ausbildung gelöst

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird die Totzeit zwischen dem Zeitpunkt der Betätigung des Bremsventil bis zum Zeitpunkt der Einsteuerung des vollen Bremsdruckes in die Bremszylinder, d. h. die Summe aus Ansprech- und Schwellzeit, erheblich verkürzt Dabei ist durch die Anordnung des Druckraumes im Kolben gewährleistet daß die Abdichtung am Stellglied in der bremsfreien Zeit nicht vom Vorratsdruck beaufschlagt und demzufolge auch nicht besonders verschleißgefährdet ist

Eine weitere Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch gekennzeichnet

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

Es zeigen F i g. 1 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen lastabhängigen Bremskraft-Regeleinrichtung,

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

Fig.3, 4 und 5 schematisch den Zusammenhang zwischen Druck und Zeit beim Regelvorgang, wobei in der F i g. 3 die Verhältnisse bei Verwendung nur eines Bremsdruckregelventils, in der F i g. 4 die Verhältnisse bei Verwendung eines Bremsdruckregelventils und in F i g. 5 die Verhältnisse bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils gezeigt sind.

Im oberen Teil des Gehäuses ist ein aus einem Kolben 2 und aus^N einer Membran 3 bestehender, als Stufenkolben ausgebildeter hohler Bremsdruck-Regelkolben angeordnet Im Stufenkolben ist ein Doppelventil angeordnet das einen unter Spannung einer Feder 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 Ventilkörper 5 angeordneten Stellgliedes 8 ein Auslaßventil S, 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 Zwiscnenräume die Rippen 9 berührungslos eingreifer» und deren der Membran 3 zugewandte Stirnflächen 10a Teile eines entgegengesetzten Kegelmantels bilden.

In der in der Zeichnung 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 bzw. Stufenkolben 2, 3 gebildet, dessen Stirnfläche 11 eine obere unveränderliche Wirkfläche bildet, die Teil einer über dem Kolben 2 befindlichen Steuerkammer 12 ist, weiche mit einem Druckluftanschluß 13 in Verbindung steht, der eine Verbindung zum Motorwagen-Bremsventil bzw. zum Anhänger-Bremsventil herstellt Der Stufenkolben 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 Auslaßkammer 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 Druckkammer 17a mit einem zu einem Druckluftvorratsbehälter führenden Druckluftanschluß 17 in Verbindung steht

Im oberen Teil des Gehäuses 1 ist ein aus einem Ventilkörper 18 und einer damit in Wirkverbindung stehenden Membran 19 bestehendes Vorsteuerventii 18, 19 derart angeordnet daß bei geöffnetem 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 Steuerkammer 12 besteht Eine zwischen dem Boden des Gehäuses 1 und der Membran 19 angeordnete Feder 24 ist zur Einstellung des Vorsteuerdruckes mittels Schraube 25 verstellbar.

In einer zentralen Bohrung 26 des Gehäuses wird das teilweise hohle Stellglied 8 geführt, dessen obere Stirnfläche — wie bereits erwähnt — den Auslaßventilsitz 7 bildet und der einen axialen Entlüftungskanal 27 aufweist der über eine Entlüftung 28 entlüftet wird. Das Stellglied 8 steht mit einer Kurvenscheibe oder einem Nocken 29, deren bzw. dessen Stellung von der Fahrzeugbeladung bzw. von der Achsbelastung abhängig ist in Wirkverbindung. Die mit der Kurvenscheibe 29 verbundene Welle 30 bzw. die Nockenwelle steht über einen Stellhebel 31 unter Zwischenschaltung eines Gestänges und evtl. eines Federungskörpers mit der Fahrzeugachse in Verbindung.

Die Funktion der Ventileinrichtung ist wie folgt:

Ein vom Motorwagen-Bremsventil bzw. vom Anhänger-Bremsventil kommender Bremsdruck gelangt über den Anschluß 13 in die Steuerkammer 12, strömt über den Kanal 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 der Schraube 25 einstellbaren Druckhöhe in der Kammer 21 wölbt sich die Membran 19 gegen die Kraft der Feder 24 durch und der mitfolgende Ventiikörper 18 schließt das Ventil 18,20.

Gleichzeitig wirkt der Bremsdruck in der Steuerkammer 12 auf die Stirnfläche 11 des Kolbens 2 und drückt diesen hinunter. Der Ventilkörper 5 folgt dieser Bewegung unter dem Einfluß der Feder 4, setzt sich auf die als Ventilsitz 7 ausgebildete Stirnfläche des Stellgliedes 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 Druckluftvorratsbehälter über den Anschluß 17 in die

ίο Druckkammer 17a, durch das geöffnete Einlaßventil 5,6 und über den Anschluß 16 in die Bremszylinder sowie in die Auslaßkammer 15 unterhalb der Membran 3.

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 Stufenkolbenunterseite gegenüber der Kraft auf die Stufenkolbenoberseite überwiegt Dadurch wird der Kolben 2 wieder angehoben und das Einlaßventil 5, 6 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 das Einlaßventil 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 den Entlüftungskanal 27 des Stellgliedes 8 und durch die Entlüftung 28 ins Freie.

Es soll nun Bezug genommen werden auf die F i g. 3,4 und 5. Die F i g. 3 bis 5 zeigen schematisch den Druckverlauf in Abhängigkeit von der Zeit beim Regelvorgang vom Betätigungsbeginn des Bremsventils bis zum Erreichen des vollen Bremsdruckes.

Der zeitliche Druckverlauf gemäß F i g. 3 ist charakteristisch bei Einrichtungen, die nur ein übliches Bremsdruckregelventil verwenden. Der Druckverlauf nach F i g. 4 ergibt sich bei Verwendung eines üblichen Bremsdruckregelventils und zusätzlich eines Relaisventils und der Druckverlauf nach F i g. 5 bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils.

Zum besseren Vergleich sind die 3 Kurven der F i g. 3 bis 5 untereinander gezeichnet. Man erkennt deutlich, daß sich die Gesamtzeit vom Beginn der Betätigung der Bremsventil bis zur Erreichung des vollen Bremsdrukkes von F i g. 3 bis F i g. 5 verringert.

Bei Verwendung nur eines Bremsdruckregelventils ergibt sich zwar eine relativ kurze Ansprechzeit f_at des Bremsdruckregelventils, jedoch eine relativ lange Schwellzeit t_si bis zum Aufbau des vollen Bremsdruckes (s. F i g. 3). Bei zusätzlicher Verwendung eines Relais-Mi ventils erhält man zwar durch die zusätzliche Ansprechzeit f_a2 des Relaisventils eine größere Gesamtansprechzeit, nämlich i„i + t_a2> Uu jedoch eine kleinere Schwellzei* ts2<t_s\, derart, daß die Gesamtzeit bis zur Erreichung des vollen Bremsdruckes kleiner wird. Es gilt

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils ergibt sich eine Ansprechzeit f_a3, die praktisch gleich der

Ansprechzeit eines üblichen Bremskraftreglers ist, weil das erfindungsgemäße Ventil auch nur ein einziges Doppelventil aufweist, d.h. es gilt angenähert f,3=f,i. Die Schwellzeit /_s3 bei Verwendung des erfindungsgemäßen Ventils entspricht der Schwellzeit la eines üblichen Relaisventils, d. h. es gilt angenäh« Zusammenfassend gilt also, unter Berücksich obigen Beziehungen

ta3 + ta= U\

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

10 IS Patentansprüche:

1. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung für druckluftbetätigbare Kraftfahrzeug- und Anhängefahrzeug-Bremsanlagen mit

a) einem als Stufenkolben ausgebildeten Bremsdruck-Regelkolben, der aus einem Kolben und einer Membran mit veränderlicher Wirkfläche besteht, wobei die Unterseite der Membran in einer Auslaßkammer vom den Radbremsen zugeführten Auslaßdruck und die Stirnfläche des Kolbens entgegen dem Auslaßkammerdruck von dem von einem Bremsventil ausgesteuerten Druck beaufschlagt ist,

b) einem im Stufenkolben angeordneten Doppelventil mit einem Ventükörper, der in der Ruhestellung auf einem am Kolben vorgesehenen Einlaßventilsitz aufliegt und die Druckzufuhr zur Auslaßkammer sperrt, und einem mit einem axialen Entlüftungskanal versehenen, in Abhängigkeit von der Fahrzeugbeladung axial verstellbaren Stellglied, mit dem der Ventilkörper unter gleichzeitigem Absperren des Entlüftungskanals von seinem Sitz abhebbar ist,

c) einem Vorsteuerventil, mit dem die Oberseite der Membran bis zu einem vorbestimmten Druck mit dem vom Bremsventil ausgesteuerten Druck beaufschlagbar ist,

dadurch gekennzeichnet, daß im Kolben (2) eine mit einem Druckluftvorratsbehälter verbundene Druckkammer (17a) ausgebildet ist, die über den Einlaßventilsitz (6) mit der Auslaßkammer (15) verbindbar ist.

2. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (5, 6) in an sich bekannter Weise stets vom Vorratsdruck des Druckluftvorratsbehälters beaufschlagt ist

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