DE2651916A1

DE2651916A1 - Automatisch-lastabhaengige bremskraftregelung

Info

Publication number: DE2651916A1
Application number: DE19762651916
Authority: DE
Inventors: Heinrich Blase; Bernd-Joachim Kiel
Original assignee: Wabco Westinghouse GmbH Germany
Current assignee: Wabco Vermogensverwaltung GmbH
Priority date: 1976-11-13
Filing date: 1976-11-13
Publication date: 1978-05-18
Also published as: DE2651916C3; IT1143840B; DE2651916B2

Description

Automatisch-lastabhängige Bremskraftregelung
Die Erfindung betrifft eine automatisch-lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung für druckmittelbetätigte Kraftfahrzeug- und Anhängerbremsanlagen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
In den EG-Richtlinien zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Nitgliedstaaten über die Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen und deren Anhänger wurden Vorschriften erlassen, welche die Kennlinien innerhalb bestimmter Abbremsungsbereiche in sogenannten Auslegebändern festlegt, d. h. die Bremsanlagen müssen so beschaffen sein, daß die Kennlinien der Abbremsung fur die einzelnen Fåhrseugachzen in Abhängigkeit vom Druck in der Bremsleitung innerhalb des Bereiches der Auslegebänder liegen.
Die Einhaltung dieser Vorschriften erfordert die lastabhängige Bremskraftregelung von mindestens einer Fahrzeugachse, d. h. der Hinterachse, durch den Einbau eines automatisch-lastabhängigen Bremskraftreglers in die Leitungsverbindung zwischen dem Motorwagen-Bremsventil und den Radbremszylindern, wobei die Höhe des in die Bremszylinder eingesteuerten vom Motorwagen-Bremsventil ausgesteuerten Druckes in Abhängigkeit von der Beladung und somit von der Durchbiegung der Fahrzeugfedern oder bei luftgefederten Fahrzeugen vom Druck in den Luftfederbälgen geregelt wird.
Durch die deutschen Patentschriften 1 231 584, 1 655 766 und 1 934 784 sowie durch die unter dem Aktenzeichen P . 643 296.2 registrierte Patentanmeldung sind Bremskraftregler und automatisch-laßtabhängige Bremskraftregler bekanntgeworden, wobei insbesondere der letztere für ein Last/Leer-RegelverhäItnis von 1 : 1 bis 4 : 1 ausgelegt ist. Durch die Kennlinie des Reglers wird erreicht, daß die Auslegebänder sowohl vom unbeladenen als auch vom beladenen Fahrzeug erfüllt werden.
Der Nachteil, daß bei Fahrzeugen, deren automatischlastabhängige Bremskraftregelung sich nur mittels Regelung der Hinterachse vollzieht und bei welchen bei einer Bremsung in unbeladenem oder teilbeladenem Zustand die Hinterachsbremszylinder mit einem entsprechend der Hinterachslast niedrigeren Bremsdruck beaufschlagt werden, während in die Bremszylinder der ungeregelten Vorderachse der volle Bremsdruck eingesteuert wird, wobei es zum Blockieren der Vorderräder kommen kann, wurde in jüngster Zeit durch eine Vorsteuerventileinrichtung, welche im Gehäuse des automatisch-lastabhängigen Bremskraftreglers angeordnet ist - in Fachkreisen entstand die Bezeichnung Bremskraftregler mit Einsprung"- entgegengewirkt. Es ist vor allem Sinn des Einsprunges im Regler, den Bremsbelagverschleiß bei unbeladenen und teilbeladentn Fahrzeugen an Vorder- und Hinterachse gleichmäßig zu gestalten.
Ein derartiges Vorsteuerventil, welches in der Patentanmeldung P 2 643 296.2 näher beschrieben ist, läßt erst nach Erreichen eines bestimmten Druckes - des Vorsteuerdruckes - eine lastabhängige Regelung der Hinterachse zu, d. h. im Anfangsstadium einer Bremsung oder bei einer leichten Deilbremsung werden Vorder- und Hinterachsbremszylinder mit dem ungeregelten Druck beaufschlagt, indem dem auf die untere Kolbenseite des Abstufungskolbens wirkenden Bremsdruck ein auf die obere Kolbenseite wirkender Gegendruck so lange eine Gegenkraft auf den Abstufungskolben bewirkt, bis die lastabhängige Regelung entsprechend der Einstellung einsetzen soll.
Es besteht nun die Forderung der Fahrzeughersteller nach einem automatisch-lastabhängigen Bremskraftregler, welcher für die Entwicklung einer neuen Fahrzeuggeneration die angesprochenen Probleme der lastabhängigen Bremskraftregelung in optimaler, kostensparender Weise löst und geht dabei von Werten aus, welche bei einem Einsprung in einer Größenordnung von 1 bar und bei einem Ausgangsdruck von 1,5 bar bei 7,5 bar Eingangsdruck in Reglerstellung "leer" liegen, was ein Regelverhältnis von 13 : 1 bedeutet.
Bei einem Bremskraftregler in der derzeitig bekannten Bauausführung mit einem Regelverhältnis von 4 : 1 würde die Verwirklichung dieser Forderung eine Vergrößerung des Reglerdurchmessers um ergeben. Unabhängig davon ist ein; derartiger Regler nach dem derzeitigen Prinzip kaum noch realisierbar und kostspielig.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen automatisdhlastabhängigen Bremskraftregler zu schaffen, welcher die Forderungen erfüllt ohne daß sich die Einbaumaße wesentlich vergrößern und ohne daß dabei kostspielige Maßnahmen ergriffen werden müssen.
Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
Zweckmäßige Aus gestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Durch die in der Abbildung Fig. 1 dargestellten, mit einem automatisch-lastabhängigen Bremskraftregler in einem Gehäuse angeordneten Einrichtung wird die Porderung Ausgangsdruck von 1,5 bar bei einem Eingangsdruck von 7,5 bar in Leerstellung des Reglers und Einsprung von 1 bar mit einer konstruktiv ausgelegten Steigung, d. h. mit einem Regelverhältnis von 5 : 1 realisiert. Man muß nur die Flächenverhältnisse des Vorsteuerstufenkolbens so auslegen, daß die Gesamtfläche bei 1 bar Eingangsdruck ein Schließen des Ventiles bewirkt und bei weiterem Druckaufbau von 1 bis 7,5 bar in der Ringfläche der Druck auf der wesentlich größeren Innenfläche von 1 bar auf 0 bar abgebaut wird.
Die erfindungsgemäße Druckvorsteuereinrichtung hat außerdem ein sehr wichtiges Sicherheitsmerkmal, welches bei der bekannten, in der P 2 643 296.2 näher beschriebenen Druckvorsteuereinrichtung fehlt. Wenn beim derzeitigen Bremskraftregler das Einsprungventil bzw.
Vorsteuerventil undicht wird, wird unabhängig von der Reglerstellung immer der volle Druck 1 : 1 ausgesteuert, d h. auch das unbeladene Fahrzeug wird mit dem vollen Bremsdruck gebremst, wihrend bei Undichtwerden des er£indungsgemaßen orsteuerventils sowohl die Vorsteuerfunktion des Bremskraftreglers als auch die normale beladungsabhängige Regelfunktion erhalten bleibt.
Anhand der Abbildung soll nun nachfolgend Aufbau und Funktion eines automatisch-lastabhängigen Bremskraftreglers mit der erfindungsgemäßen Vorsteuereinrichtung näher erläutert werden.
Im Gehäuse 1 ist ein aus Kolben 2 und Membran 3 bestehender Abstufungskolben angeordnet, der im Innenraum des Kolbens 2 einen unter Spannung einer Feder 4 stehenden und in einer Führung 5 geführten Doppelventilkörper 6 aufweist, welcher mit einem an der Innenwand des Kolbens 2 angeordneten Ventilsitz 7 ein Einlaßventil 6, 7 und mit der als Ventilsitz 8 ausgebildeten oberen Stirnfläche eines unter dem Doppelventilkörper 6 angeordneten Ventilstößels 9 ein Auslaßventil 6, 8 bildet. Mit dem Kolben 2 ist eine Anzahl radialer Rippen 10 verbunden, deren der Membran 3 zugewandten Stirnflächen 1Oa Teile eines Kegelmantels bilden.
Im Gehäuse 1 ist eine Anzahl radialer und feststehender Rippen 11 vorgesehen, in deren Zwischenräume die Rippen 10 berührungslos eingreifen und deren der Membran 3 zugewandte Stirnflächen 11a Teile eines entgegengesetzten Kegelmantels bilden. In der in der Abbildung dargestellten Stellung liegt die Membran 3 an diesen Stirnflächen lla an.
Die Membran 3 ist mit ihrem Außenrand im Gehäuse 1 und mit ihrem Innenrand am Kolben 2 befestigt. Auf diese Weise wird der Abstufungskolben 2, 3 gebildet, dessen obere Wirkfläche 12 einer uber dem Kolben 2 befindlichen Steuerkammer 13, welche mit einem eine Verbindung zum otorwagen-3remsventil oder Anhänger-Bremsventil herstellenden Druckluftanschluß 14 in Verbindung steht, unveränderlich ist und dessen untere Wirkfläche 15 einer unter der Membran 3 gelegenen Kammer 16, welche in Verbindung mit einem zu den Bremszylindern führenden Anschluß 17 steht, sich mit der Bewegung des Abstufungskolbens 2, 3 verändert.
In einer zentralen Bohrung des Gehäuses 1 wird der teilweise hohle Ventilstößel 9 geführt, dessen obere Stirnfläche - wie bereits erwähnt - den Auslaßventilsitz 8 bildet und dessen Hohlraum 18 durch eine Kammer 19 und Entlüftung 20 entlüftet wird. Der Ventil stößel 9 steht kraftschlüssig mit dem Kugelzapfen 21 eines Hebels 22 in Verbindung, der an dem Zapfen einer Welle 23 gelagert ist. Die Welle 23 steht über einen Hebel 24 unter Zwischenschaltung eines Gestänges und eines Federungskörpers mit der Fahrzeugachse in Verbindung. Koaxial zum Ventilstößel 9 ist im Gehäuse ein Ausgleichkolben 25 angeordnet, dessen oberes Kolbenende den Kugelzapfen 21 von unten abstützt und somit einen Ausgleich für die von oben auf den Kugelzapfen 21 einwirkenden Kräfte schafft. Die unter dem Ausgleichkolben 25 befindliche Hammer 26 steht über ein Verbindungsrohr 28 mit der Kammer 13 in Verbindung.
Die im oberen Teil des Gehäuses 1 angeordnete erfindungsgemäße Druckvorsteuereinrichtung besteht aus einem als Stufenkolben auagebildeten Vorsteuerkolben 29, und einem darunter angeordneten, in der Führung 5 geführten, durch eine Feder 30 unter nach oben gerichteter Spannung stehenden Ventil 31, welches mit einem gehäusefesten Ventilsitz 32 ein Einlaßventil 31, 32 und mit der als Ventilsitz 33 ausgelegten unteren Fläche des Kolbens 29 ein Auslaßventil 31, 33 bildet.
Zwei durch den stufenförmlgen Vorsteuerkolben 29 mit dem Gehäuse 1 gebildete, druckdicht voeinander getrennte Kammern - eine Vorsteuerkammer 35 und eine Abstufungskammer 36-stehen mit dem die Verbindung zum Motorwagen-Bremsventil herstellenden Anschluß 14 in Verbindung, wobei die Vorsteuerkammer 35 silber die Kammer 13 und das Einlaßventil 31,32' und die Abstufungskammer 36 über eine Bohrung 37 mit Druckluft beaufschlagt wird. Die Vorsteuerkammer 35 steht außerdem direkt über eine Bohrung 38 mit der oberhalb der Membran 3 befindlichen Kammer 3a in Verbindung und wird bei offenem Auslaßventil 31,33 über Entlüftung 18, 19, 20 entlüftet. Der Vorsteuerkolben 29 steht unter Spannung einer Feder 39 mit deren Hilfe der "Einsprung" mittels Stellschraube 40 einstellbar ist.
Es folgt nun eine allgemeine Funktionsbeschreibung des automatisch-lastabhängigen Bremskraftreglers und im Anschluß an diese Beschreibung wird auf die erfindungsgemäße Vorsteuereinrichtung näher eingegangen.
Im Leerzustand besteht der größte Abstand zwischen Achse und Bremskraftregler, und der Hebel 24 befindet sich in seiner untersten Stellung, was bedeutet, daß der vom Motorwagen-Bremsventil oder vom Anhänger-Steuerventil kommende Bremsdruck in seiner niedrigsten Höhe weitergeleitet wird.
Wird das Fahrzeug beladen, verringert sich der Abstand zwischen Bremskraftregler und Achse und der Hebel 24 wird dadurch aufwärts in Richtung auf größere Leistung geschwenkt. Eine horizontale Lage des Hebels 24 entspricht etwa einer Bremskraft für ein halb beladenes Fahrzeug. In seiner obersten Lage wird der vom Motorwagen-Bremsventil oder vom Anhänger-Steuerventil kommende Bremsdruck voll weitergeleitet.
Ein vom Motorwagen-Bremeventil bzw. vom Anhänger-Steuerventil kommender Bremsdruck gelangt über Anschluß 14 in die Kammer 13 und drückt den Kolben 2 hinunter. Dabei wird durch den Doppelventilkörper 6 der Ventilstößel 9 ebenfalls hinabgedrückt, bis dieser auf den Kugelzapfen 21 aufsetzt und beim weiteren Hinabgehen des Kolbens 2 sich das Ventil 6, 7 öffnet. Die Druckluft kann nun über Anschluß 17 in die Bremszylinder sowie in die Kammer 16 unterhalb der Membran 3 einströmen.
Über das Verbindungsrohr 28 ist die in das Gerät eingesteuerte Druckluft gleichseitig in die Kammer 26 unter den Kolben 25 gelangt, wobei Kolben 25 den Eugelzapfen 21 abstützt.
Die Membran 3 löst sich während der Abwärtsbewegung von der im Reglergehäuse 1 angebrachten Rippe 11 und legt sich im zunehmenden Maße an die Rippen 10 des Kolbens 2 an. Die wirksame Membranfläche wird so laufend vergrößert, bis sie die Fläche der Kolbenoberseite überwiegt. Dadurch wird der Kolben 2 wieder angehoben und das Ventil 6, 7 geschlossen. Eine Bremsabschlußstellung ist erreicht. Der jetzt in den Bremszylindern herrschende Druck entspricht nun dem in Abhängigkeit vom Beladungsgewicht geregelten Druck.
Nach Aufhebung des Bremsdruckes schiebt die in den Bremszylindern befindliche Druckluft den Kolben 2 in seine obere Endlage und entweicht über das Auslaßventil 6, 8 durch die Bohrung 18 des Ventilstößeis 9 und über die Kammer 19 durch die Entlüftung 20 ins freie.
Die Funktion des Drucknorrteuerrentils ist wie folgt: Der über Anschluß t4 ankommende Bremsdruck gelangt gleichzeitig über die Kammer 13 und das Vorsteuer-Einlaßventil 31,32t in die Vorsteuerkammer 35 und wirkt weiter über die Bohrung 38 auf die Membran 3 und außerdem gelangt der Bremsdruck direkt riber Bohrung 37 in die Abstufungskammer 36. Bei einem bestimmten, auf die Gesamtkolbenfläche der beiden Kammern 35 und 36 wirkenden Eingangsdruck bewegt sich der Vorsteuerkolben 29 gegen die Kraft der Feder 39 nach oben und bewirkt somit ein Schließen des Einlaßventils 31,32 . Die bis zum Schließen des Einlaßventils 31,32 auf die Oberseite der Membran 3 strömende Druckluft wirkt dem auf der Unterseite der Membran sich aufgebauten Bremszylinderdruck entgegen und hebt in diesem Bereich - in unserem Beispiel bis 1 bar Eingangsdruck - die lastabhängige Regelung auf, d. h. in der Kammer 16 unterhalb der Membran 3 baut sich ein entsprechend höherer Druck auf.
Bei einem über die Druckhöhe von 1 bar hinausgehenden, vom Motorwagen-Bremsventil ausgesteuerten Bremsdruck baut sich - da Einlaßventil 31,32 geschlossen - nur noch in der Kammer 36 der Druck weiter auf und bewegt den Kolben 29 weiter nach oben, was eine Öffnung des Auslaßventils 31,33 und somit eine Entlüftung der Kammer 35 bewirkt und gleichzeitig den Druck oberhalb der Membran 3 auf 0 senkt.
Die in Fig. 2 dargestellte durchgezogene Kennlinie 1 stellt die Funktion des erfindungsgemäßen Vorsteuerventils dar, nämlich entsprechend dem hier gegebenen Beispiel, den Einsprung bei 1 bar und den Druckabbau von 1 bar auf 0 bei einem Druckaufbau von 1 bis 7,5 bar, während die gestriehelte Kennlinie 2 die Ausführung entsprechend P 2 643 296.2 darstellt, nämlich Einsprung bei 1 bar und gleichbleibender Druck von 1 bar bei einem Druckaufbau von 1 bis 7,5 bar.

Claims

Patentansprdehe 1.) Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung in druckmittelbetätigten iraftfahrzeug- und Anhängefahrzeugbremsanlagen mit einem vom Bremsdruck beaufschlagten Bremsdruck-Regelkolben und mit einem vom Bremsdruck-Regelkolben betätigten Bremsdruck-Regelventil, dessen RegelgröBe lastabhängig über ein lastabhängig verstellbares Stellglied einstellbar ist sowie mit einem als abschaltbares Einlaßventil ausgelegteh Bremsdruck-Vorsteüerventil, d a -a u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Bremsdruck-Vorsteuerven-til aus einem abschaltbaren Einlaßventil und aus einem den Vorsteuerdruck entlüftenden Auslaßventil besteht.
2. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaß-und Áúslaßventil durch ein gemeinsames Öffnungs-und Schließglied (Ventil 31) und durch einen vom Bremsdruck beaufßchlagbaren Kolben (29) gebildet werden.
3. Lastabhängige Bremskraft-Regeleiurichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (31) mit einem gehäusefesten Ventilsitz (32) das Einlaßventil (31,32) und mit dem einen Ventilsitz (33) tragenden Vorsteuerkolben (29) ein Auslaßventil (31,33) bildet.
4. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsteuerkolben (29) als Stufenkolben ausgebildet ist.
5. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung nach Ansprühen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenkolben (29) mit dem Gehäuse (1) zwei mit Bremsdruck beaufschlagbare, druckdicht voneinander getrennte Kammern - die Vorsteuerkammer (35) und die Abstufungskammer (36)-bildet.
6. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerkammer (35) über das Einlaßventil (31,32) und die Abstufungskammer (36) direkt über eine Bohrung (37) belüftbar ist.
7. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung nach Ansprühen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsteuerkammer (35) übt eine Bohrung (38) mit der oberhalb der Membran (3) des Abstufungskolbens (2, 3) befindlichen Kammer in Verbindung steht.
8. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer oberhalb der Membran (3) über Bohrung 38, Kammer (35) und Auslaßventil (31,33) entlüftbar ist.
9. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anaspruch 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der VorsteuerkGlberl (29) derart unter der Spannung einer der (39) steht, daß die Spannung der Druckrichtng in den Kammern (35 und 36) entgegenwirkt.
10. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Feder (39) und damit die Höhe des Vorsteuerdruckes einstellbar ist.
11. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anapruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (31) unter einer in Schließrichtung des Auslaßventils (31,33) gerichteten Spannung einer Feder (30) steht.
12. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung nach Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftung des Vorsteuerventils über die Entlüftung (18, 19, 20) des Reglers geleitet wird.