DE2726520A1 - Lastabhaengige bremskraftregelung - Google Patents

Description

Hannover, den 23.5.1977 WP 26/77

Lastabhängig? Breaskrfiftregelung (Zweite Zusatzanmeldung zur Patentanmeldung P 26 51 9¹6.4 und Zusatzanueldung P 27 02 346.7)

Die Erfindung der Hauptanmeldung betrifft eine lastabhängige Bremskraftregeleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Durch den Einbau von lastabhängigen Bremskraftreglern in Druckmittelbremsanlagen von Straßenfahrzeugen wurde eine vom Beladungsgev/icht des Fahrzeuges abhängige Bremskraftregelung erreicht, bei der die Bremskräfte an den Achsen und die Abbremsung so aufeinander abgestimmt sind, daß der maximale Reibschluß an den Rädern ungefähr gleich groß ist.

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Die in einer Ergänzung der EG-Richtlinien aufgenommene Vorschrift hinsichtlich der Einhaltung von in sogenannten Auslegebändern festgelegten Reibungskurven, welche die Abhängigkeit von Abbremsung und Haftreibwert darstellen, erfordert zwingend die lastabhängige Bremskraftregelung von mindestens einer Fahrzeugachse, d. h. der Hinterachse oder einer der Hinterachsen.

Durch die deutschen Patentschriften 12 31 584, 16 55 766 und 19 34 784 sowie durch die unter dem Aktenzeichen P 26 43 296.2 registrierte Patentanmeldung sind Bremskraftregler bzw. automatischlastabhängige Bremskraftregler bekanntgeworden, wobei insbesondere letztere für ein Last/Leer-Regelverhältnis von 1 : 1 bis 4 : 1 ausgelegt sind. Die Kennlinie dieses Reglers entspricht sowohl im unbeladenen als auch im beladenen Zustand den in den Auslegebändern festgelegten Werten.

Der sich nachteilig auf die Vorderachse auswirkenden Bremskraftregelung der Hinterachse im Falle von Abbremsungen von unbeladenen oder teilbeladen en Fahrzeugen wurde durch eine in der bereits erwähnten Patentanmeldung P 26 43 296.2 näher beschriebenen Vorsteuerventileinrichtung entgegengewirkt .

Die von den Fahrzeugherstellern für die Entwicklung einer neuen Fahrzeuggeneration geforderte lastabhängige Bremskraftregelung nach einem weit über dem Normalwert von ca. 4,7 : 1 liegenden, bis zu einem Wert von 13 : 1 reichenden Regelverhältnis

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wurde mit den durch die unter den Aktenzeichen P 26 5¹ 916.4 registrierten Hauptpatentanmeldung bekanntgewordenen lastabhängigen Bremskraftregler gelöst, wobei die unter der Nummer P 27 02 346.7 registrierte erste Zusatzanmeldung die Lösungsmittel zusätzlich herausstellt.

Da die Bremskraftregler mit dem normalen Regelverhältnis von ca. 4,7 : 1 und die für die Zukunft geplanten Bremskraftregler mit dem hohen Regelverhältnis bis 13:1 auch von der fertigungstechnischen Seite gesehen unterschiedliche Merkmale aufweisen, führten Überlegungen, aus den Bremskraftreglern mit dem hohen Regelverhältnis, Bremskraftregler mit dem normalen Regelverhältnis zu entwickeln, welche fertigungstechnisch auf derselben Ebene liegen. Ein derartiger Bremskraftregler wurde in der Patentanmeldung P 27 03 945.8 geoffenbart. Es wurde damit die Aufgabe gelöst, Bremskraftregler zu schaffen, welche ohne baulichen Mehraufwand in verschiedene Fahrzeugtypen eingebaut werden können, deren Regelverhältnis nach oben bis zum maximal erreichbaren, jedoch nicht ^. 4>7 : 1 liegt.

Ein Nachteil besteht nun noch, daß für eine Vielzahl von Pahrzeugtypen, welche aufgrund ihrer Auslegung und ihrer Einsatzbedingungen Bremskraftregler benötigen, deren Regelverhältnis <I 4,7 : 1 ist und somit weiterhin verschiedene Bremskraftregler hergestellt und bereitgestellt werden müssen. Überlegungen dieses kleine Regelverhältnis durch Verkürzung des Kolbenhubes zu erzielen, mußten verworfen werden, da die durch die Rippen gebildete

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Fläche bei ein^r Verkürzung des Hubes kleiner wird, was zu dem Nachteil führt, IsQ die Regelgenauigkeit drrunter leidet.

Die Aufgabe der vorliegenden zusätzlichen Erfindung besteht deshalb darin, einen Regler mit dem Regclverhaltnis £f 4,7:1 so auszubilden, daß unter Ausnutzung des gleichen üteuerliclbenhubes und socit des gleichen ve"¹! en Schwenkbereiches des lastabhängig verstellbaren mit der Achse verbundenen Hebel.■- -nit einen einzigen Gerät durch praktisch geringfügige Änderungen an den Bauteilen sowohl ein Regel verhältnis Jg£ 1,7 : 1 als auch ein Regelvcrhä.1 t.cis < 1 .7 : 1 erzielbar lot, wobei insbesondere lie Regelverhältnisä::dernngen ohne Änderung der Gußteile des Reglers durchführbar sein sollte.

Dies·- Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Γ-Τ3 ^nahmen gemätf den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.

Durch die Umgestaltung des oberen Ventilgehäusedeckels und die dadurch geschaffene Führung des Vorsteuerkolbena zwischen der Gehäusewand und dem Steg dieses Deckels wird die Möglichkeit geschaffen, durch v.'echselseitigen Einbau von O-Ringen zwischen Geh^usewand und Kolben und zwischen Kolben und Deokelstog bzw. durch Verschließen der Bohrung zwischen Druclcluftanschlußbohrung und Abstufungsringkaamer die aufgezeigten in der Praxis benötigten Regelverhältnisse unter Verwendung gleicher Bauteile zu realisieren.

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Anhand der Abbildungen v.'ird nun uachiolgmid Aufbau und Funktion eincc autooiatiG"h-l'iJtabhüngigon Br'jtnskrFif treglers , dessen Vorsteuereinrichtunr erfindungsgenHß ungestaltet ist, ii^N'.her erläutert. Dobei werden die drei Varianten in besug auf die Regelverhältniöüo des Bremskraftreglers in der Funktionsbeschreiburip; des Vorsteuerventileo μüber besehrieben .

Es zeigen:

Fig. 1a einen Schmitt durch einen Bremskraftregler mit dem erfiridungugemiiSen Vorcteuerventil (Regelverh'iltnis < 4 , 7 : 1 ),

Fig. 1b einen Schnitt durch das Versteuerventil (Regelverhältnis > 4,7 : 1),

Fig. 1c einen Schnitt durch dns Vorsteuerventil (Regelverhältnis 4,7 : 1),

Fig. 2 eine graphische Darstellung der mit dem erfindungsgemäßen Bremskraftregler erzielbaren Kennlinien, wobei der in die Bremszylinder eingesteuerte Druck P in Abhängigkeit vom Bremsventil ausgesteuerten Druck Pa dargestellt ist.

Das Regelverhältnis Fig. 1a weist ein Gehäuse 1 auf mit einem Steuerkolben 2, einer flexiblen Membran 3 und einen Doppelventil 6, 7 und 8. Das Doppelventil wird gebildet von dem Doppelventilkörper 6, einem an der Innenwand des Kolbens 2 angeordneten Ventilsitz und einem weiteren Ventilsitz 8, der an der oberen Stirnfläche eines unter dem Doppelventilkörper 6 angeordneten Ventilstößels 9 ausgebildet ist. Hit

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dem Kolben 2 ist eine Anzahl radialer Rippen 10 verbunden, die zwischen entsprechende Rippen 11 berührungslos eingreifen, die am Gehäuse 1 angeordnet sind. Die der Membran ;> zugewandten Stirnflächen 10a bzw. 11a der radialen Rippen 10 bzw. 11 bilden Teile eines Kegelmantels. In der in der Abbildung dargestellten Stellung liegt die Membran 3 an den Stirnflächen 11a an. Der aus dem Steuerkolben und der Membran gebildete Abstufungskolben 2, 3 weist eine obere Wirkfläche 12 und eine untere Wirkfläche 15 auf. Die obere Wirkfläche 12 ist unveränderlich und steht über eine Steuerkammer 13 mit einem Druckluftanschluß 14 in Verbindung, die zum Motorwagen-Bremsventil oder Anhänger-Bremsventil führt. Die untere Wirkfläche 15 ändert sich mit der Bewegung des Abstufungskolbens 2, 3 und steht in Verbindung mit einem zu den Bremszylindern führenden Anschluß 17.

Der Ventilstößel 9 steht kraftschlüssig mit einem Kugelzapfen 21 eines Hebels 22 in Verbindung, der an dem Zapfen einer Welle 23 gelagert ist, die über einen Hebel 24 unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Gestänges und eins Federungskörpers mit der Fahrzeugachse in Verbindung steht. Der Ventilstößel 21 weist einen Hohlraum 18 auf, der über eine Kammer 19 und eine Entlüftung 20 entlüftet wird. Koaxial zum Ventilstößel 9 ist im Gehäuse ein Ausgleichkolben 25 angeordnet, dessen oberes Kolbenende den Kugelzapfen von unten abstützt und somit einen Ausgleich für die von oben auf den Kugelzapfen 21 einwirkenden Kräfte schafft. Eine unter dem Ausgleichkolben 25 befindliche Kammer 26 steht über ein Verbindungsrohr 28 mit der Steuerkammer 13 in Verbindung.

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Im oberen Teil des Gehäuses 1 des Regelventiles ist die Druckvorsteuereinrichtung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen angeordnet. Sie besteht aus einem Vorsteuerkolben 29, welcher unter Spannung einer sich gegen den Ventilgehäusedeckel 1a abstützenden Feder 39 steht, deren Spannung mittels einer im Deckel 1a angeordneten Schraube 40 einstellbar ist und einem Einlaßventil 31, 32 sowie einem Auslaßventil 31, 33. Das Einlaßventil 31, 32 wird von einem Ventilkörper 31, einem gehäusefesten Ventilsitz 32 und das Auslaßventil von dem Ventilkörper 31 und einem am Vorsteuerkolben 29 ausgebildeten Ventilsitz gebildet. Zwischen dem Vorsteuerkolben 29 und dem Gehäuse 1 sind eine Vorsteuerkammer 35 und eine Abstufungskammer 36 vorgesehen, die druckmäßig voneinander getrennt sind. Die Abstufungskammer 36 steht über eine Bohrung 37 mit dem Anschluß 14 in Verbindung, während die Vor&teuerkammer 35 über das Einlaßventil 31, 32 und die Kammer 13 mit dem Anschluß 14 in Verbindung steht. 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 einen Entlüftungskanal 18 und die Entlüftung 19, 20 entlüftet. Die Entlüftung des Atmungsraumes 29a oberhalb des Vorsteuerkolbens 29 erfolgt ebenfalls über die Entlüftung 18, 19, 20.

Nachfolgend soll kurz die Punktion des lastabhängigen Regelventiles selbst beschrieben werden.

Bei einer Bremsung gelangt vom Motorwagen-Bremsventil bzw. vom Anhänger-Steuerventil Bremsdruck

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über den Anschluß 14 in die Kammer 13 und drückt den Kolben 2 nach unten. Dabei wird durch den Doppelventilkörper 6 der Ventilstößel 9 ebenfalls hinabgedrückt, bis dieser auf den Kugelzapfen aufsitzt und beim weiteren Hinabgehen das Ventil 6, 7 öffnet. Die Druckluft kann nun über den Anschluß 17 in die Bremszylinder sowie in die Kammer 16 unterhalb der Membran 3 einströmen.

Die Membran 3 löst sich während der Abwärtsbewegung des Kolbens 2 von der im Reglergehäuse angebrachten Rippe 11 und legt sich in zunehmendem 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 iweder angehoben und das Ventil 6, 7 wieder geschlossen. Damit ist eine Bremsschlußstellung erreicht. Der jetzt in den Bremszylindern herrschende Druck entspricht dem in Abhängigkeit vom Beladungsgewicht geregelten Druck.

Über das Verbindungsrohr 28 ist die in das Gerät eingesteuerte Druckluft gleichzeitig in die Kammer 26 unter den Kolben 25 gelangt, wobei der Kolben 25 den Kugelzapfen 21 abstützt.

Nach Aufhebung des Bremsdruckes schiebt die in den Bremszylindern befindliche Druckluft den Kolben in seine obere Endlage und entweicht über das Auslaßventil 6, 8 durch die Bohrung 18 des Ventilstößels 9 und über die Kammer 19 und die Entlüftung ine Freie.

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Bei der bisherigen Beschreibung des lastabhängigen Regelventiles anhand der Fig. 1a ist die Wirkungsweise des Druckvorsteuerventiles nicht berücksichtigt worden. Der über den Anschluß 14 ankommende Bremsdruck gelangt gleichzeitig über die Kammer 13 und das Vorsteuer-Einlaßventil 31» 32 in die Vorsteuerkammer 35 und wirkt weiter über die Bohrung 38 auf die Membran 3 und außerdem gelangt dieser Bremsdruck direkt über die Bohrung 37 in die Abstufungskammer 36a.

Bei einem bestimmten, in der Kammer 35 auf die Unterseite des Kolbens 29 wirkenden Eingangsdruckes bewegt sich der Vorsteuerkolben 29 gegen die Kraft der Feder 29 und gegen die Kraft des in der Kammer 36a herrschenden, auf die Ringfläche des Vorsteuerkolbens 29 in Spannungsrichtung der Feder wirkenden Druckes nach oben und bewirkt somit das Schließen des Einlaßventiles 31, 32. Die bis zum Schließen des Einlaßventiles 31, 32 auf die Oberseite der Membran strömende Druckluft wird dem auf die Unterseite der Membran sich aufbauenden Bremszylinderdruck entgegen und hebt in diesem Bereich die lastabhängige Regelung auf, d. h. in der Kammer 16 unterhalb der Membran 3 baut sich ein entsprechend höherer Druck auf.

Bei einem über eine bestimmte Druckhöhe hinausgehenden, vom Motorwagen-Bremsventil ausgesteuerten Bremsdruck baut sich, da das Einlaßventil 31, 32 geschlossen ist, nur noch in der Kammer 36a der Druck weiter auf und bewegt den Kolben 29 wieder naoh unten, was eine erneute öffnung des Einlaßventiles 31, 32 bewirkt und die Membran 3 über die

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Bohrung 38 mit Druckluft beaufschlagt wird. Es folgt wieder das oben erwähnte Schließen des Einlaßventiles 31, 32 und bei anschließendem weiteren Druckanstieg in der Kammer 36a ein erneutes Öffnen des Einlaßventiles 31, 32. In der Fig. 2 ist die sich auf diese Weise einstellende Kennlinie des Reglers durch den Linienverlauf a und b dargestellt, was einem Regelverhältnis von

< 4,7 : 1 entspricht. Der Punkt A entspricht dem "Einsprungdruck¹¹ und der Punkt B₁ dem vollen Bremsdruck.

Aus dem für ein Regelverhältnis < 4,7 : 1 ausgelegten Bremskraftregler kann nun ohne Änderung von Bauteilen mit einfachen Maßnahmen ein Bremskraftregler mit einem Regelverhältnis > 4,7 : 1 geschaffen werden, indem lediglich - wie in Fig. 1b dargestellt - der O-Ring aus der Ringnut A des Deckels 1a entfernt wird und stattdessen in die Ringnut B des Vorsteuerkolbens 29 eingelegt wird. Somit wird ein Druckaufbau in Kammer 36a verhindert und an der Spannung der Feder entgegengesetzt wirkender Druck kann sich in Kammer 36 aufbauen und die Voraussetzungen für die in der Hauptanmeldung beschriebenen Regelverhältnisse

;> 4f7 : 1 werden realisiert. Die sich somit einstellende Kennlinie des Reglers zeigt der Linien verlauf a und d in Fig. 2, wobei Punkt A auch hier dem "Einsprungdruck" und Punkt B₅ dem vollen Bremsdruck entsprechen.

Um die dritte durch die erfindungsgemäße Maßnahmen erzielbare Ausführung eines Reglere mit einem

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Regelverhältnis 4 »7 : 1 zu schaffen, braucht lediglich die Bohrung 37 verschlossen zu werden. Auf den Einbau von O-Ringen in die Ringnuten A und B kann dabei verzichtet werden. Der Verlauf dieser Kennlinie zeigt die Linienführung a und e in Fig. 2, wobei der volle Bremsdruck durch den Punkt B₂ gekennzeichnet ist.

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Claims (4)

Patentansprüche

1. lAutomatisch-lastabhängiger Bremskraftregler für

druckmittelbetätigte Kraftfahrzeug- und Anhängefahrzeug-Bremsanlagen mit einem vom Bremsdruck beaufschlagten Bremsdruck-Regelkolben und mit einem vom Bremsdruck-Regelkolben betätigten Bremsdruckregelventil, dessen Regelgröße lastabhängig über ein lastabhängig verstellbares Stellglied einstellbar ist sowie mit einem zum Bremsdruck-Regelventil koaxial angeordneten Bremsdruck-Vorsteuerventil, das einem Vorsteuerkolben, ein abschaltbares Einlaßventil, ein den Vorsteuerdruck über einen Entlüftungskanal entlüftendes Auslaßventil, eine über das Einlaßventil belüftbare, auf die Unterseite des Vorsteuerkolbens v/irkende Vorsteuerkammer und eine über eine Bohrung direkt belüftbare Abstufungskammer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstufungskammer (36a) oberhalb des Vorsteuerkolbens (29) angeordnet ist.

2. Bremskraftregler mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstufungskammer (36a) durch Entfernen eines normalerweise vorhandenen Dichtringes (O-Ring A) druckmäßig entlastet ist.

3. Bremskraftregler nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der die Abstufungskammer (36a) direkt belüftenden Bohrung (37) und der Abstufungskammer (36a) ein

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Dichtring (O-Ring B) angeordnet ist und der Druck in Abstufungskammer (36) geniäii Hauptpatent wirksam ist.

4. Bremskraftregler nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (37) verschließbar ist und die Abstufungskammern (36) und (36a) und die Vorsteuerkammer (35) miteinander verbunden sind.

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