DE2836284A1

DE2836284A1 - Druckluftbremseinrichtung fuer fahrzeuge, insbesondere strassenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2836284A1
Application number: DE19782836284
Authority: DE
Inventors: Adolf Ing Grad Bablitzka
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1978-08-18
Filing date: 1978-08-18
Publication date: 1980-03-06
Also published as: HU184646B; DE2836284C2; IT7949800A0; FR2433446B1; IT1118133B; FR2433446A1

Description

München, den 7. August 1978

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KNORR-BREMSE GMBH, 8000 München 40, Moosacher Straße

Druckluftbremseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckluftbremseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, mit einem Bremsventil, einem diesem nachgeschälteten, lastabhängigen Bremskraftregler und einem dem Bremskraftregler nachgeschalteten, einen Steuerkolben aufweisenden Relaisventil.

Bei derartigen Druckluftbremseinrichtungen muß der lastabhängige Bremskraftregler nur einen Steuerdruck für das lediglich einen Querschnittswechsel bewirkende Relaisventil überwachen und kann dementsprechend kleinquerschnittige Ventileinrichtungen aufweisen. Obwohl diese kleinquerschnittigen Ventileinrichtungen nur geringe Schaltkräfte benötigen, können die bekannten, lastabhängigen Bremskraftregler und damit die bekannten Druckluftbremseinrichtungen bei noch ausreichend

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kleiner Hysterese nur für ein für moderne Fahrzeuge unzureichendes Leer-Last-Verhältnis bis zu etwa 1 : 5 ausgelegt werden; bei größeren Leer-Lastverhältnissen müßten im lastabhängigen Bremskraftregler zum Einhalten der ausreichend kleinen Hysterese derart großflächige Regelkolben untergebracht werden, daß Raumschwierigkeiten bei der Montage der entsprechend diesen großflächigen Regelkolben großvolumigeη Bremskraftregler in Fahrzeugen auftreten.

Als lastabhängige Bremskraftregler für diese Druckluftbremseinrichtungen sind insbesondere Bauarten nach beispielsweise der DE-AS 27 27 766 bekannt, welche eine mit dem Bremsventil verbundene Einlaßkammer, einen vom Einlaßkammerdruck beaufschlagten ersten Kolben, einen mit dem ersten Kolben koaxial gekoppelten, mit einer hubabhängig veränderlichen Wirkfläche versehenen zweiten Kolben, eine Rücksteuerkammer auf der der vom Einlaßkaramerdruck beaufschlagten Seite des ersten Kolbens abgewandten Seite des zweiten Kolbens, und ein Doppelventil mit einem Doppelverschlußkörper aufweist, der mit einem am ersten Kolben vorgesehenen, eine Verbindung von einer Druckluftquelle, gegebenenfalls der Einlaßkammer, zur Rücksteuerkammer überwachenden ersten Ventilsitz und einem lastabhängig axial verstellbaren, eine Verbindung von der RücksteuerkammGr zur Atmosphäre überwachenden zweiten Ventilsitz zusammenwirkt.

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Diese Bremskraftregler können ferner mit einer durch den zweiten Kolben von der Rücksteuerkammer abgetrennten Steuerkammer, einem in einer Verbindung zwischen der Einlaßkammer und der Steuerkammer eingeordneten Vorsteuerventil mit beispielsweise gemäß der nicht vorveröffentlichten DE-Patentanmeldung P 28 15 386.8 einem Ein- und Auslaßventilteil, das von einem dritten, im ersten Kolben koaxial bewegbar geführten Kolben betätigbar ist, wobei der dritte Kolben in Schließrichtung des Einlaßventilteiles entgegen der Kraft einer Feder vom Steuerkammerdruck beaufschlagt ist, und mit einem an seinem einen Ende den lastabhängig verstellbaren, zweiten Ventilsitz aufweisenden und andererseits in die Atmosphäre mündenden, axialverschieblichen Rohrteil versehen sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckluftbremseinrichtung der eigangs angegebenen Art zu schaffen, die bei geringer Hysterese ein sehr großes Leer-Last-Regelverhältnis, beispielsweise 1 : 12 und größer, ermöglicht, jedoch nur einen mäßigen Bauaufwand und ein kleines Bauvolumen erfordert, so daß sie gut an Fahrzeugen montierbar ist. Weiterhin sollen in der Druckluftbremseinrichtung lastabhängige Bremskraftregler der vorstehend erwähnten Bauart besonders gut verwendbar sein.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der wie an sich bekannt als Differentxalkolben ausgebildete Steuerkolben des Relaisventils auf seiner größeren Fläche vom Ausgangsdruck des Relaisventils und auf seiner Differentialfläche vom Ausgangsdruck des Bremsventils beaufschlagt ist. Hierdurch ist es möglich, den Leer-Last-Regelbereich des lastabhängigen Bremskraftreglers so klein zu wählen, daß sich bei kleinflächigen Regelkolben und somit nur geringem Bauvolumen eine gute Hysterese ergibt, und diesen kleinen Leer-Last-Regelbereich des Bremskraftreglers durch entsprechende Wahl der Größe der Differentialfläche des Differentialkdlbens im Relaisventil je nach den Fahrzeugerfordernissen auf einen großen Leer-Last-Regelbereich, bezogen auf den Ausgangsdruck des Relaisventils zu vergrößern.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es möglich, den Bremskraftregler und das Relaisventils in einem gemeinsamen Gehäuse zu einer Baueinheit kombiniert anzuordnen. Falls hierbei ein Bremskraftregler des vorstehend bereits näher erläuterten Typs verwendet wird, ist nach einem weiteren Merkmal eine besonders raumsparende, einfache Kombination dadurch möglich, daß die Rücksteuerkammer gegenüberliegend zum zweiten Kolben von der größeren Fläche des gleichachsig zum zweiten Kolben angeordneten Differentialkolbens begrenzt ist.

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Wenn der Bremskraftregler auch die fernerhin erläuterten Merkmale aufweist, ergibt sich nach weiteren Merkmalen der Erfindiang dadurch eine besonders vorteilhafte, nur geringen Raum- und Bauaufwand erfordernde Konstruktion, daß der Differentialkolben abgedichtet axialverschieblich auf dem ihn durchgreifenden Rohrteil gelagert ist und auf der dem zweiten Kolben abgewandten Seite, das Rohrteil mit Abstand umgebend, einen dritten Ventilsitz trägt, daß der dritte Ventilsitz innerhalb eines an einer Gehäusetrennwand angeordneten, eine Durchbrechung umgebenden, vierten Ventilsitz ein das Rohrteil mit Abstand umgebender, federbelasteter Doppelventildichtring gegenübersteht, und daß der von der kleineren Fläche des .Differentialkolbens und der Gehäusetrennwand begrenzte Raum an den Bremszylinder und der von diesem Raum durch die Gehäusetrennwand abgetrennte Raum direkt oder - zum Einsparen einer Anschlußleitung - über das Trittplattenventil an eine Druckluftquelle angeschlossen ist.

Nach weiteren Merkmalen der Erfindung ist dabei eine Entlastung des Doppelventildichtringes möglich, wenn dieser Doppelventildichtring nahe seines radial inneren und äußeren Randes je einen zylindrischen Ansatz trägt, wenn ein gehäusefester Ringkörper abgedichtet verschieblich zwischen die beiden Ansätze eingreift, und wenn

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der Doppelventildichtring im Ringbereich zwischen den beiden Ventilsitzen eine Durchbrechung aufweist.

Zum Mindern der Hysterese durch Verbessern der Führung des ersten Kolbens kann nach weiteren Merkmalen der Erfindung die Rücksteuerkammer durch eine von wenigstens einer Drosselbohrung durchbrochenen, gehäusefesten Trennwand in einen vom zweiten Kolben und einen vom Differentialkolben begrenzten Teilraum unterteilt sein, wobei in einer zentrischen Durchbrechung dieser Gehäusetrennwand ein mit dem ersten Kolben starr verbundener Ringansatz axialverschieblich geführt wird. Wie nach Abstimmung der Drosselbohrung läßt sich dabei eine nach jedem DrucksteuerVorgang innerhalb einer bestimmten Zeitspanne abklingende, in ihrer Größe festlegbare Drucküber- bzw. -unterSteuerung erreichen.

Falls nach einem weiteren Merkmal der Erfindung die gehäusefeste Trennwand nahe ihres radialäußeren Randes einen zylindrischen Ansatz aufweist, in welchem die der größeren Fläche des Differentialkolbens zugeordnete Kolbendichtung verschieblich geführt ist, und wenn die gehäusefeste Trennwand mit dem Ansatz auswechselbar im Ventilgehäuse gehaltert sind, kann durch einfaches Auswechseln dieser Teile sowie des Differentialkolbens das Leer-Lastverhältnis der Druckluftbremseinrichtung auf einen beliebigen Wert festgelegt werden.

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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele für nach der Erfindung ausgebildete Druckluftbremseinrichtungen dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 schematisch eine Druckluftbremseinrichtung mit räumlich getrenntem Bremskraftregler und Relaisventil,

Fig. 2 ein Schnittbild eines kombinierten Bremskraftreglers mit Relaisventil und Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Schnittbild einer geänderten Ausführung des Bremskraftreglers mit kombiniertem Relaisventil.

Die Fig. 1 zeigt einen als Druckluftquelle dienenden Druckluftbehälter (1), an welchen über eine Rohrleitung (2) ein über eine Trittplatte (3) betätigbares Bremsventil (4) und ein Relaisventil (5) angeschlossen sind. Das Bremsventil (4) steuert eine seiner jeweiligen Betätigung entsprechende Druckhöhe in eine Rohrleitung (6) ein, die zu einem Bremskraftregler (7) und zum Relaisventil (5) führt. Eine weitere Rohrleitung (8) verbindet einen Ausgang des Bremskraftreglers (7) mit einem weiteren Eingang des Relaisventils (5). Der zum Bremsventil (4) führende Abschnitt der Rohrleitung (2) sowie die Rohrleitungen (6). und (8) führen lediglich Steuerzwecken dienende Druckluft und können dementsprechend kleine Durehmesser aufweisen.

Der Bremskraftregler (7) weist zur Einstellung seines Un-

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tersetzungsVerhältnisses einen Hebel (9) auf, welcher unter überbrückung der nicht dargestellten Fahrzeugfederung an einem ungefederten Fahrzeugteil, beispielsweise der Fahrzeugachse (10) angelenkt ist; je nach Einstellung des Hebels (9) speist der Bremskraftregler (7) in die Rohrleitung (8) eine Druckhöhe ein, welche mehr oder weniger, bei Vollast gegebenenfalls auch überhaupt nicht gegenüber dem in der Rohrleitung (6) herrschenden Druck vermindert ist.

Das Relaisventil (5) weist ein Gehäuse (11) auf, in welchem ein Differentialkolben (12) abgedichtet verschieblich geführt ist. Die größere Fläche (13) des Differentialkolbens begrenzt einen Raum (14), in welchen die Rohrleitung (8) einmündet. Die Differentialfläche (15) des Differentialkolbens (12) ist vom Druck in der Rohrleitung (6) beaufschlagt. Die kleinere Fläche (16) des üifferentialkolbens begrenzt einen Raum (17), an welchen über eine Rohrleitung (18) ein Bremszylinder (19) angeschlossen ist. Der Differentialkolben (12) weist einen in den Raum (17) vorspringenden, zylindrischen Ventilansatz (20) auf, welcher einen gehäusefesten Ventilsitz (21) durchragt und vor einem ihm und dem Ventilsitz (21) zugeordneten Doppelventildichtring (22) endet. Der Doppelventildicht ring (22) weist nahe seines radial, äußeren und inneren Randes je einen zylindrischen Ansatz (23) bzw. (24) mit dem Ventilansatz (20) bzw. dem Ventilsitz (21)

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entsprechendem Durchmesser auf. Beide Ansätze (23) und

(24) sind abgedichtet verschieblich am Gehäuse (11) gelagert; im Bereich zwischen den Ansätzen (23) und (24) weist der Doppelventildichtring (22) eine Durchbrechung

(25) auf. Die Rohrleitung (2) mündet in einen den Ventilsitz (21) umgebenden Raum (26) ein und der Raum (27) innerhalb des Ansatzes (24) kleineren Durchmesseis sowie innerhalb des Ventilansatzes (20) steht über eine Öff^Α nung des Gehäuses (11) ständig mit der Atmosphäre, in Verbindung. Im Raum (27) befindet sich eine dem Doppelventildichtring (22) in Andrückrichtung an den Ventilsitz (21) bzw. den Ventilansatz (20) belastende Feder (28).

Zum Bremsen steuert das Bremsventil (4) in die ansonsten drucklose Rohrleitung (6) eine der Betätigung der Trittplatte (3) proportionale Druckhöhe ein. Der Bremskraftregler (7) steuert infolge dessen in die Rohrleitung (8) eine umgekehrt zur jeweiligen Fahrzeuglast gegenüber dem Druck in der Rohrleitung (6) verminderte Druckhöhe in die Rohrleitung (8) ein, d.h., bei leerem Fahrzeug bewirkt der Bremskraftregler (7) eine maximale Minderung des in die Rohrleitung (8) eingesteuerten Druckes und bei vollgeladenem Fahrzeug eine minimale Minderung, gegebenenfalls keine Minderung. Infolge der Druckbeaufschlagung der Fläche (13) und der Differentialfläche (15). des Differentialkolbens (12) wird dieser derart verschoben,

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daß durch zeitweises Abheben des Doppelventildichtringes (22) vom Ventilsitz (21) aus dem Luftbehälter (1) Druckluft in den Raum (17) und den Bremszylinder (19) einströmt, bis in diesen ein ein Kräftegleichgewicht am Differentialkolben (12) bewirkender Druck erreicht ist. Die nicht dargestellte Fahrzeugbremse wird entsprechend der Druckbeaufschlagung des Brems-Zylinders (19) zugespannt.

Infolge der Wirkung der Differentialfläche (15) bewirkt das Relaisventil (5) eine gegenüber dem Bremskraftregler (7) stärkere Minderung des in den Raum (17) und den Bremszylinder (19) eingesteuerten Druckes, bezogen auf den in der Rohrleitung (6) herrschenden Druck. Hierdurch wird ein gegenüber dem am Bremskraftregler (7) einstellbaren vergrößerter Leer-Last-Regelbereich für die Druckluftbeaufschlagung des BremsZylinders (19) erreicht:

Es sei angenommen, der Bremskraftregler weise einen Regelbereich für seine Druckminderung von 1 : 1 bis 1 : auf und der Differentialkolben (12) besitze ein Größenverhältnis seiner Flächen (13, 15, 16) von 6 : 1 : 5. Bei Vollast bewirkt dann weder der Bremskraftregler (7) noch das Relaisventil (5) eine Minderung des jeweils ausgesteuerten Druckes, in den Bremszylinder (19) wird also die gleiche Druckhöhe eingesteuert, wie sie vom

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Bremsventil (4) in die Rohrleitung (6) eingesteuert
wird, und zwischen beiden Drücken besteht das Druckverhältnis 1:1. Bei leerem Fahrzeug dagegen steuert der Bremskraftregler (7) in die Rohrleitung (8) nur
den vierten Teil der in der Rohrleitung (6) anstehenden Druckhöhe ein und am Differentialkolben (12) wird bereits ein Kräftegleichgewicht erreicht, wenn im
Raum (17) der zehnte Teil der in der Rohrleitung (6) herrschenden Druckhöhe erreicht ist. Bei leerem Fahrzeug ergibt sich somit ein Verhältnis des in den Bremszylinder (19) eingesteuerten Druckes zum in der Rohrleitung (6) herrschenden Druck wie 1 : 10. Obwohl der Bremskraftregler (7) also nur ein Leer-Lastverhältnis von 1 : 4 aufweist, besitzt die Druckluftbremseinrichtung ein Leer-Lastverhältnis von 1 : 10, d.h., das Relaisventil (5) bewirkt eine Steigerung des Leer-Lastverhältnisses des Bremskraftreglers um den Faktor 1 : 2,5, Dabei treten auch bei kleinen räumlichen Abmessungen weder am Bremskraftregler (7) noch am Relaisventil (5) - hier aufgrund der pneumatischen Entlastung des Doppe lventildichtringes (22) - Hystereseprobleme auf.

Durch Änderung der Flächenverhältnisse am Differentialkolben (12) kann der "Vergrößerungsfaktor" des Relaisventils (5) für das Leer-Lastverhältnis des Bremskraftreglers (7) in einfacher Weise variiert werden; bei

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gleichem Bremskraftregler (7) ist es somit möglich, für die Druckluftbremseinrichtung unterschiedliche Leer-Last-Verhältnisse zu erreichen.

Zum Vereinfachen der Bremsanlage ist es zweckmäßig, den Bremskräftregler (7) mit dem Relaisventil (5) zu einer kombinierten Baueinheit zusammenzufassen. Ein derartiges, kombiniertes Gerät weist gemäß Fig. 2 ein Ventilgehäuse (29) auf, in welchem mittels eines Dichtringes (30) ein erster Kolben (31) relativ kleinen Durchmessers abgedichtet verschieblich gelagert ist. Der erste Kolben (31) weist einen zylindrischen Rohrabschnitt (32) auf, welcher in einen erweiterten Abschnitt des Ventilgehäuses (29) ragt und an welchem der radial innere Rand einer sich zum Ventilgehäuse

(29) hin erstreckenden Ringmembrane (33) gehaltert ist. Der einen zweiten Kolben darstellenden Ringmembrane (33) stehen auf selten des ersten Kolbens (31) vom Rohrabschnitt (32) radial auskragende Rippen (34) und in deren Zwischenräume eingreifende, gehäusefeste Rippen

(35) gegenüber. Die der Ringmembrane (33) zugekehrten Stirnflächen der Rippen (34) und (35) divergieren nach radial außen voneinander. Im Rohrabschnitt (32) befindet sich ein ringförmiger erster Ventilsitz (36), in welchen mit Spiel ein am Ende eines axialverschieblichen Rohrkörpers (37) angeordneter zweiter Ventilsitz (38) eingreift. Den beiden Ventilsitzen (36) und (38) ist

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ein mit einer zentrischen Durchbohrung (39) versehener Doppelverschlußkörper (40) zugeordnet, welcher abgedichtet verschieblieh im Boden eines im Rohrabschnitt ·

(32) gehaltenen, topfartigen Einsatzteiles (41) gelagert ist. Eine Feder (43¹) belastet den Doppelverschlußkörper

(40) in Andrückrichtung an die Ventilsitze (36) und (38) . Zwischen das Einsatzteil (4 1) und einer dieses abschliessenden Platte (42) ist eine einen dritten Kolben darstellende Membrane (43) eingespannt. Die Platte (42) weist eine von einem Ventilsitz (44) umgebene Durchbrechung auf, in welche ein mit einem Ventilsitz (45) endender, an der Membrane (43) gehaltener Ventilkörper (46) eingreift. Der Ventilsitz (45) umgibt die Mündung einer den Ventilkörper (46) durchsetzenden Längsbohrung (47). Den Ventilsitzen (44) und (45) ist ein pneumatisch entlastet geführter, federbelasteter Doppelverschlußkörper

(48) zugeordnet.

Der erste Kolben (31) begrenzt mit seiner Platte (42) eine im Ventilgehäuse (29) angeordnete Einlaßkammer (49), welche über einen Rohranschluß (50) an die gemäß Fig'. 1 zum Bremsventil (4) führende Rohrleitung (6) anzuschliessen ist. Die Platte (42) weist nahe ihres Ansatzes am Rohrabschnitt (32) Durchbrechungen auf, welche durch zwischen dem Rohrabschnitt (32) und dem Einsatzteil (41) verlaufende Luftführungskanäle (51) zu einem den Doppel-

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Verschlußkörper (40) mit der Feder (42) aufnehmenden Raum (52) führen. Eine Querbohrung (53) in der Platte

(42) verbindet die Kammer (54) zwischen der Platte (42) und der Membrane (43) mit einer von der Ringmembrane (33) begrenzten, die Rippen (34) und (35) aufnehmenden Steuerkammer (55). Im Raum (56) zwischen der Membrane

(43) und dem Boden des Einsatzteiles (41), in welchen die Durchbohrung (39) und die Längsbohrung (47) einmünden, befindet sich eine die Membrane (43) belastende Feder (57). Auf der der Steuerkammer (55) abgewandten Seite begrenzt die Ringmembrane (33) eine Rücksteuerkammer (58) .

Der erste Ventilsitz (36) bildet zusammen mit dem Doppelverschlußkörper (40) ein die Verbindung von der Einlaßkammer (49) durch die Luftführungskanäle (51) und den Raum (52) zur Rucksteuerkammer (5 8) überwachendes Einlaßventil (36, 40) und der zweite Ventilsitz (38) bildet zusammen mit dem Doppelverschlußkörper (40) ein die Verbindung der Rücksteuerkammer (58) mit der ständig Atmosphärendruck führenden Längsbohrung (59) des Rohrkörpers (37) überwachendes Auslaßventil (38, 40). Der Ventilsitz (44) bildet zusammen mit dem Doppelverschlußkörper (48) ein die Verbindung der Einlaßkammer (49) mit der Kammer (54) und der Steuerkammer (55) überwachendes Einlaßventil. (44,48) und der Ventilsitz (45)

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bildet zusammen mit dem Doppelverschlußkörper (48) ein die Entlüftung der genannten Kammern überwachendes Auslaßventil (45, 48).

Insoweit entspricht der Aufbau und dementsprechend auch die Punktionsweise im wesentlichen der bereits erwähnten DE-Patentanmeldung P 28 15 386.8.

Die Rücksteuerkammer (58) ist gegenüberliegend zur Ringmembrane (33) von der größeren Fläche (13) des Differentialkolbens (12) begrenzt. Der Differentialkolben (12) ist abgedichtet verschieblich im Ventilgehäuse (29) gelagert; ein die Differentialfläche (15) beaufschlagender Ringraum (60) steht über einen Luftführungskanal (61) im Ventilgehäuse (29) in ständiger Verbindung mit der Einlaßkammer (49). Die kleinere Fläche (16) des Differentialkolbens (12) begrenzt einen Raum (17), der über Rohranschlüsse (62) mit den in Fig. 2 nicht dargestellten Bremszylindern verbunden ist. Der Differentialkolben (12) ist abgedichtet verschieblich auf dem ihn durchgreifenden Rohrkörper (37) gelagert. Auf seiten des Raumes (17) weist der Differentialkörper (12) einen den Rohrkörper (37) mit Abstand umgebenden dritten Ventilsitz (63) auf, der mit weitem radialen Abstand innerhalb eines eine Durchbrechung (64) umgebenden vierten Ventilsitzes (65) an einer Gehäuse-

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trennwand (66) beweglich ist. Den beiden Ventilsitzen (63) und (65) steht ein Doppelventildichtring (67) gegenüber, der den Rohrkörper (37) mit Spiel umgibt und der sich in einem Raum (68) befindet, der über einen Rohranschluß (69) ständig mit einer Druckluftquelle, beispielsweise dem Druckluftbehälter (1) nach Fig. 1, in Verbindung steht. Der Doppelventildichtring (6 7) ist nahe seines radial inneren und äußeren Randes mit je einem zylindrischen Ansatz (70) bzw. (71) versehen, zwischen welche ein gehäusefester Ringkörper (72) abgedichtet verschieblich eingreift. Der Ringraum (73) zwischen dem Doppelventildichtring (67) und der Stirnfläche des Ringkörpers (72) steht über eine sich im Bereich zwischen den Ventilsitzen (63) und (65) befindende Durchbrechung (74) des DoppelventiIdichtringes (6 7) in ständiger Verbindung mit dem Raum (17) . Im Raum (68) befindet sich eine Feder (75), welche den Doppelventildichtring (6 7) in Andrückrichtung an die Ventilsitze (63) und (65) belastet.

Der Ringkörper (72) ist durch einen Wandabschnitt (76) mit dem Ventilgehäuse (29) verbunden, der den Raum (68) von einem Raum (77) abtrennt, welcher über ein Entlüftungsventil (78) ständig mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Der Rohrkörper (37) endet offen im Raum (77); zwischen einen an seinem Ende angeordneten Kragen und

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den Differentialkolben (12) ist eine schwache Feder (79) eingespannt, welche den Doppelventildichtring (67) frei durchragt. Weiterhin befinden sich an diesem Ende des Rohrkörpers (37) zwei zueinander parallele, ebene Fortsätze (80), von welchen in Fig. 2 nur einer sichtbar'ist. Die beiden Fortsätze (80) sind durch einen Stift (81) miteinander verbunden, dessen Achsrichtung senkrecht zum Rohrkörper (37) und senkrecht zur Schnittebene der Fig. 2 verläuft. Zwischen die beiden Fortsätze (80) greift eine Nockenscheibe (82) ein, auf deren Umfang der Stift (81) aufliegt. Die Nockenscheibe (82) ist mit einer drehbar

im Ventilgehäuse (29) gelagerten Welle (83) verbunden, welche außerhalb des Ventilgehäuses (29) drehfest mit dem Hebel (9) gekoppelt ist.

Bei gelöster Bremse nehmen alle Teile des mit dem Relaisventil kombinierten Bremskraftreglers die aus Fig. 2 ersichtlichen Lagen ein; Das Einlaßventil (44, 48) ist geöffnet und das Auslaßventil @5, 48) ist geschlossen, der Rohrkörper (37) befindet sich in einer durch die von der jeweiligen Fahrzeugbelastung abhängige Drehstellung der Nockenscheibe (82) bestimmten Axiallage, das Einlaßventil (36, 40) ist unter der Kraft der Feder (40*) geschlossen und das Auslaßventil (38, 40) kann geschlossen oder geöffnet sein. Das an dem Doppelventildichtring (67) und dem Ventilsitz (65) bestehende Ventil

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ist unter der Kraft der Feder (75) geschlossen und das aus dem Doppelventildichtring (6 7) und dem Ventilsitz (63) bestehende Ventil ist geöffnet. Im Rohranschluß (69) und im Raum (6 8) herrscht der Druck der Druckluftquelle, alle übrigen Räume und Kammern sind drucklos.

Zum Bremsen wird vermittels des Bremsventils über den Rohranschluß (50) in die Einlaßkammer (49) ein bis zum Erreichen der gewünschten Bremsstufe ansteigender Druck eingesteuert. Der Kolben (31) wird hierdurch derart verschoben, daß das Auslaßventil (38, 40) jedenfalls geschlossen und das Einlaßventil (36, 40) geöffnet wird. Damit strömt Druckluft aus der Einlaßkammer (49) durch die Luftführungskanäle (51) und das geöffnete Einlaßventil (36, 40) in die Rücksteuerkammer (58) ein. Parallel hierzu strömt zu Beginn des Druckanstieges in der Einlaßkammer (49) Druckluft durch das Einlaßventil (44, 48) in die Kammer (54) und durch die Querbohrung (53) in die Steuerkammer (55) ein. Sobald bei Erreichen einer bestimmten Druckhöhe in der Kammer (54) und der Steuerkammer (55) die Membrane (43) entgegen der Haft der Feder (57) verschoben wird, wird das Einlaßventil (36, 40) geschlossen, das Auslaßventil (38, 40) bleibt geschlossen und der in der Kammer (54) und der Steuerkammer (55)

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befindliche Druck bleibt somit konstant erhalten. Bis zu diesem "Ansprungdruck" erfolgt also zu beiden Seiten der Ringmembrane (33) ein gleichartiger Druckanstieg und die Ringmembrane (33) übt daher keinerlei Kräfte aus. .

Nachfolgend zum Schließen des Einlaßventiles (36, 40) erfolgt in der Rücksteuerkammer (58) ein weiterer Druckanstieg/ wodurch die Ringmembrane (33) einseitig überwiegend belastet wird. Sobald in der Rücksteuerkammer (58) eine entsprechende Druckhöhe erreicht ist, wird die Ringmembrane (33) unter Mitnahme des Rohrabschnittes (32) und somit des ersten Kolbens (31) zur Einlaßkammer (49) hin verschoben, bis das Einlaßventil (44, 48) geschlossen ist. Das Auslaßventil (45, 48) bleibt dabei geschlossen. Die Ringmembrane (33) stützt sich dabei in bestimmten, durch die Axiallage des Rohrkörpers (37) bestimmten Bereichen gegen die Rippen (34) und (35) ab, ihre wirksame Fläche ist also von der Axiallage des Rohrkörpers (37) und damit von der Fahrzeugbelastung bestimmt und damit ist auch das Druckhöhenverhältnis zwischen den Drücken in der Rücksteuerkammer (58) und der Einlaßkammer (49), bei welcher das Schließen des Einlaßventiles (44, 48) erfolgt, von der Fahrzeugbelastung abhängig.

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Parallel zu diesen Vorgängen beaufschlagt die in die Rücksteuerkammer (58) einströmende Druckluft die grössere Fläche (13) des Differentialkolbens (12), während die Differentialfläche (15) über den Luftführungskanal (61) unmittelbar aus der Einlaßkaxnmer (49) druckbeaufschlagt wird. Da bis zum Erreichen des "Ansprungdruckes" in der Steuerkammer (55) beide Drücke gleichartig ansteigen, weist der Differentialkolben (12) auf Seiten der Rücksteuerkammer (58) eine nur seiner kleineren Fläche (16) entsprechende, wirksame Fläche auf, er wirkt also bis zum Erreichen des Ansprungdruckes wie ein beidseitig gleichflächiger Kolben. Infolge der Druckbeaufschlagung verschiebt sich der Differentialkolben (12) zum Raum (17) hin, wobei das Ventil (67, 63) geschlossen und sodann das Ventil (67, 65) entgegen der Kraft der Feder (75) geöffnet wird. Aus dem Druckluftvorrat strömt nun Druckluft durch den Rohranschluß (69), den Raum (68) und das relativ großquerschnittige Ventil (6 7, 65) in den Raum (17) und die Bremszylinder ein. Dabei steuert der Differentialkolben (12) die Öffnung des Ventils (65, 67) bis zum Erreichen des Ansprungdruckes in der Steuerkammer (55) derart, daß im Raum (17) und den Bremszylindern ein zum Druckanstieg in der Einlaßkammer (49) gleichartiger Druckanstieg im Raum (17) und den Brems zylindern erfolgt. Damit erfolgt in den Bremszylindern ein das

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sichere Anlegen der Bremsen bewirkender Druckansprung.

Nach Erreichen des Ansprungdruckes in der Steuerkammer (55) steigt die Druckbeaufschlagung der Differentialfläche (15) bei leerem oder nur teilweise beladenem Fahrzeug rascher als diejenige der größeren Fläche (13) des Differentialkolbens (12) , da der Druckanstieg in der Rücksteuerkammer (58) entsprechend dem Beladungszustand des Fahrzeuges um einen Minderungsfaktor vermindert dem Druckanstieg in der Einlaßkammer (49) folgt. Im Raum (17) und den Bremszylindern erfolgt daher durch entsprechende Steuerung des Ventils (65, 67) ein entsprechend weiter geminderter Druckanstieg.

Bei Erreichen des der gewünschten Bremsstufe entsprechenden Druckes in der Einlaßkammer (49) bleibt der dort herrschende Druck konstant, in der.Rücksteuerkammer (58) stellt sich ein entsprechend der Fahrzeugbelastung geminderter Druck und im Raum (17) ein vom Flächenverhältnis des Differentialkolbens (12) abhängig weiter geminderter Druck ein. Alle Ventile sind dabei im wesentlichen geschlossen, nur bei beispielsweise durch, Temperaturänderungen oder durch Undichtigkeiten bedingten Druckschwankungen werden durch entsprechende Ventiibetätigungen die Drücke auf konstante Werte geregelt. Bei vollbeladenem Fahrzeug wird der Rohrkörper (37) in

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eine derartige Lage eingestellt, daß bei geschlossenem Einlaß- und Auslaßventil (36, 38, 40) die Ringmembrane (33) eine der Fläche des Kolbens (31) entsprechende wirksame Fläche aufweist. Weder für die Rücksteuerkammer (58) noch für den Raum (17) und die Bremszylinder erfolgt damit eine Minderung des Beaufschlagungsdruckes, bezogen auf den in die Einlaßkammer (49) eingesteuerten Druck.

Beim Lösen der Bremse erfolgen entsprechend umgekehrte Vorgänge, wobei durch das sich öffnende Auslaßventil (38, 40) die Rücksteuerkammer (58) und durch das Ventil (67, 63) der Raum (17) mit den Bremszylindern entlüftet werden. Bei Unterschreiten des Ansprungdruckes in der Einlaßkammer (49) strömt Druckluft über den als Nutring ausgebildetem und damit eine Rückschlagwirkung aufweisenden Dichtring (30) aus der Steuerkammer (55) zur Einlaßkammer (49) ab, die Feder (57) vermag sodann die Membrane (43) gegen die Kammer (54) zu verschieben, das Einlaßventil (44, 48) öffnet sich und die Steuerkammer (55) entleert sich mit der Einlaßkammer (49) über das Bremsventil zur Atmosphäre.

Die Einrichtung nach Fig. 2 weist also eine derjenigen nach Fig. 1 völlig entsprechende Funktionsweise auf, der lastabhängige Bremskraftregler und das Relaisven-

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til sind jedoch zu einer organisch verschmolzenen Baueinheit zusammengefaßt, wodurch Bauaufwand und Bauvolumen eingespart wird.

Zum Verbessern der Führung des ersten Kolbens (31) nach Fig. 2 kann eine Abwandlung des in Fig. 2 dargestellten/ kombinierten Bremskraftreglers und Relaisventils gemäß Fig. 3 zweckmäßig sein.

Gemäß Fig. 3 trägt der Rohrabschnitt (32) nahe des Ventilsitzes (36) einen in die Rücksteuerkammer (58) vorspringenden, zylindrischen Ansatz (84) , dessen Außenumfang in der zentrischen Bohrung einer vom Ventilgehäuse (29) in die Rücksteuerkammer (58) vorspringenden Gehäusetrennwand (85) geführt ist. Die Führung des Ansatzes (84) in der Gehäusetrennwand (85) bildet dabei einen Drosselspält (86), durch weichender an die Ringmembrane (33) angrenzende Teilraum (87) und der an den Differentialkolben (12) angrenzende Teilraum (88) der Rücksteuerkammer (58) miteinander ih Verbindung stehen. Neben einer verbesserten Führung des ersten Kolbens (31) wird durch die gedrosselte Verbindung der beiden Teilräume (87) und (88) erreicht, daß in den Teilraum (88) über die der Rucksteuerkammer (58) zugeordneten Ventile eingesteuerte Druckänderungen zwar rasch und unmittelbar Beaufschlagungsänderungen des Differentialkolbens (12)

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bewirken, jedoch nur zeitlich etwas verzögert im Teilraum (87) erfolgen und die Beaufschlagungsänderung für die Ringmembrane (33) dementsprechend etwas zeitlich zurückgehalten wird. Bezogen auf Druckänderungen in der Einlaßkammer (49) erfolgen daher kurzzeitig über- bzw. untersteuerte Druckänderungen im Teilraum (88), welche über den Differentialkolben

(12) auch auf die Bremszylinderbeaufschlagung übertragen werden. Auch kleine Druckänderungen in der Einlaßkammer (49) werden infolge dieser Über- bzw. Untersteuerungen sicher auf die Selbstbetätigung

übertragen und bewirken eine Änderung der Bremswirkung des Fahrzeuges.

Sollten die Übersteuerungsvorgänge unerwünscht sein, kann die Gehäusetrennwand (85) mit nicht dargestellten/ relativ großquerschnittigen Durchbrechungen versehen sein, durch welche die Teilräume (87) und (88) ungedrosselt miteinander in Verbindung stehen.

Es ist zweckmäßig, die Gehäusetrennwand (85) nahe ihres äußeren Randes mit einem zylindrischen Ansatz (89) zu versehen, in welchem die der größeren Fläche

(13) des Differentialkolbens (12) zugeordnete Kolbendichtung (90) geführt ist. Die Gehäusetrennwand (85)

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mit ihrem Ansatz (89) ist hierbei auswechselbar im Ventilgehäuse (29) zu befestigen, wie es beispielsweise in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise durch Zweiteilung des Ventilgehäuses (29) im Bereich der Gehäusetrennwand (85) erfolgen kann. Falls bei dieser Ausbildung Gehäusetrennwände (85) mit unterschiedlichen Innendurchmessern der Ansätze (89) und Differentialkolben (12) mit entsprechend unterschiedlichen Durchmessern ihrer größeren Fläche (13) bereitgehalten werden, ist es möglich, durch einfaches Auswechseln der Gehäusetrennwand (85) und des Differentialkolbens (12) Differentialkolben mit dem jeweils gewünschten Flächenverhältnis zu verwenden. Da das Flächenverhältnis des Differentialkolbens (12) maßgebend für das Leer-Last-Verhältnis ist, kann auf diese Art durch bloßes Auswechseln der Gehäusetrennwand (85) mit Ansatz )89) und des Differentialkolbens (12) bei sonst völlig unverändertem, kombiniertem Bremskraftregler mit Relaisventil jedes beliebige Leer-Last-Verhältnis eingestellt werden. Es sind also.keine unterschiedlichen Baureihen für diese Geräte erforderlich, die Herstellungskosten werden durch größere Stückzahlen gleicher Geräte gesenkt und auch die Lagerund Ersatzteilhaltung wird vereinfacht.

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Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird eine Vergrößerung des Leer-Last-Verhältnisses des Brenskraftreglers durch das Relaisventil bewirkt. Durch einfaches Vertauschen der größeren und kleineren Fläche des Differentialkolbens, beispielsweise unter Zuhilfenahme einer entsprechenden Gehäusetrennwand (85) gemäß Fig. 3 mit einem sehr dickwandigen Ansatz (89), ist es jedoch auch möglich, das durch den Regelbereich des Bremskraftreglers gegebene Leer-Last-Verhältnis mittels des Relaisventils zu reduzieren. Wird beim zu Fig. 2 gegebenen Zahlenbeispiel das Flächenverhältnis des Differentialkolbens (12) vertauscht, derart, daß die kleinere Fläche (16) dem Raum (14, 58, 88) und die größere Fläche (13) dem Raum (17) zugewandt ist, wobei das Flächenverhältnis 6:1:5 erhalten bleiben soll, so wird durch das Relaisventil das für den Bremskraftregler (7) angenommene Leer-Last-Verhältnis von 1 : 4 auf einen Wert von etwa 1 : 2,7 vermindert.

In Abänderung der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist es zum Einsparen von Montagekosten möglich, den Rohranschluß (69) und die an diesen anzuschließende Rohrleitung wegzulassen und den Raum (68) innerhalb des Ventilgehäuses (29) mit der Einlaßkammer (49) zu verbinden. Das Bremsventil muß in diesem Fall für die

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Druckluftfüllung des Brems Zylinders ausreichende Durchs trömungsquerschnitte aufweisen.

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Claims

München, den Ί. August 1978

KNORR-BREMSE GMBH, 8000 München 40, Moosacher Straße

Patentansprüche

1J Druckluftbremseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Straßenfahrzeuge, mit einem Bremsventil, einem diesem nachgeschalteten, lastabhängigen Bremskraftregler und einem dem Bremskraftregler nachgeschalteten, einen Steuerkolben aufweisenden Relaisventil, dadurch gekennzeichnet, daß der wie an sich bekannt als Differentialkolben (12) ausgebildete Steuerkolben des Relaisventils (5) auf seiner größeren Fläche (13) vom Ausgangsdruck des Bremskraftreglers (7), auf seiner kleineren Fläche (16) vom Ausgangsdruck des Relaisventils (5) und auf seiner Differentialfläche (15) vom Ausgangsdruck des Bremsventils (4) beaufschlagt ist.

2. Druckluftbremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskraftregler (7) und das Relaisventil (5) in einem gemeinsamen Gehäuse (29) zu einer Baueinheit kombiniert angeordnet sind.

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ORIGINAL INSPECTED

'3. Druckluftbremseinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Bremskraftregler eine mit dem Bremsventil verbundene Einlaßkammer, einen vom Einlaßkammerdruck beaufschlagten ersten Kolben, einen mit dem ersten Kolben koaxial gekoppelten, mit einer hubabhängig veränderlichen Wirkfläche versehenen zweiten Kolben, eine Rucksteuerkammer auf der der vom Einlaßkammerdruck beaufschlagten Seite des ersten Kolbens abgewandten Seite des zweiten Kolbens, und ein Doppelventil mit einem DoppelVerschlußkörper aufweist, der mit einem am ersten Kolben vorgesehenen, eine Verbindung von einer Druckluftquelle, gegebenenfalls der Einlaßkammer, zur Rücksteuerkammer überwachenden ersten Ventilsitz und einem lastabhängig axial verstellbaren, eine Verbindung von der Rücksteuerkammer zur Atmosphäre überwachenden zweiten Ventilsitz zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücksteuerkammer (58) gegenüberliegend zum zweiten Kolben (33) von der größeren Fläche (13) des gleichachsig zum zweiten Kolben angeordneten Differentialkolbens (12) begrenzt ist.

4. Druckluftbremseinrichtung nach Anspruch 3, mit einer durch den zweiten Kolben von der RückSteuerkammer abgetrennten Steuerkammer, einem in eine Verbindung zwischen der Einlaßkammer und der Steuerkammer eingeordneten Vorsteuerventil mit Ein- und Auslaßventilteil, das von einem dritten, im ersten Kolben koaxial bewegbar geführten KoI-

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ben betätigbar ist, wobei der dritte Kolben in Schließrichtung des Einlaßventilteiles entgegen der Kraft einer Feder vom Steuerkammerdruck beaufschlagt ist, und mit
einem an seinem einen Ende den lastabhängig verstellbaren, zweiten Ventilsitz aufweisenden und andererseits
in die-Atmosphäre mündenden, axialverschieblichen Rohrteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (12) abgedichtet axialverschieblich auf dem ihn durchgreifenden Rohrteil (37) gelagert ist und auf der dem
zweiten Kolben.(33) abgewandten Seite, das Rohrteil (37) mit Abstand umgebend, einen dritten Ventilsitz (63) trägt, daß der dritte Ventilsitz (63) innerhalb eines 'an einer Gehäusetrennwand (66) angeordneten, eine Durchbrechung (64) umgebenden vierten Ventilsitzes (65) beweglich ist, daß dem dritten und dem vierten Ventilsitz (6 3 und 6 5) ein das Rohrteil (37) mit Abstand umgebender, federbelasteter Doppelventildichtring (67) gegenübersteht, und daß der von der kleineren Fläche (16) des.Differentialkolbens {12) und der Gehäusetrennwand (66) begrenzte Raum (17) an den Bremszylinder und der von diesem Raum (17) durch die Gehäusetrennwand (66) abgetrennte Raum (68) direkt oder über das Trittplattenventil (4) an eine Druckluftquelle (1) angeschlossen ist.

5. Druckluftbremseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Doppelventildichtring (67) nahe seines radial inneren und äußeren Randes je einen zylin-

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drischen Ansatz (70, 71) trägt/ daß ein gehäusefester Ringkörper (72) abgedichtet verschieblich zwischen die beiden Ansätze (70, 71) eingreift, und daß der Doppelventildichtring (67) im Ringbereich zwischen den beiden Ventilsitzen (63, 65) eine Durchbrechung (74) aufweist.

6. Druckluftbremseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücksteuerkammer (58) durch eine von wenigstens einer Drosselbohrung (86) durchbrochenen, gehäusefesten Trennwand (85) in einen vom zweiten Kolben (33) und einen vom Differentialkolben (12) begrenzten Teilraum (87, 88) unterteilt ist, und daß in einer zentrischen Durchbrechung dieser Gehäusetrennwand (85) ein mit dem ersten Kolben (31) starr verbundener, zylindrischen Ansatz (84) axialverschieblieh geführt ist.

7. Druckluftbremseinrichtung nach Anspruch 6_r dadurch gekennzeichnet, daß die gehäusefeste Trennwand (85) nahe ihres radial äußeren Randes einen zylindrischen Ansatz (89) aufweist, in welchem die der größeren Fläche (13) des Differentialkolbens (12) zugeordnete Kolbendichtung (90) verschieblich geführt ist, und daß die gehäusefeste Trennwand (85) mit dem Ansatz (89) auswechselbar im Ventilgehäuse (29) gehaltert sind.

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