DE3002322C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremsdrucksteuerventil, insbe­ sondere für Anhängerbremsanlagen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntlich verändert sich das Bremsverhalten eines Anhän­ gers in Abhängigkeit von seinem Ladezustand. Da die Brem­ sen in der Regel für den vollbeladenen Zustand ausgelegt sind, um sicheres Bremsen in einer Gefahrensituation ge­ währleisten zu können, besteht die Gefahr, daß bei leerem Anhänger die Bremswirkung zu groß ist, so daß die Räder blockieren und unter Umständen der Anhänger zu schleudern beginnt. Es bleibt daher in der Verantwortung des Fahrers, den Bremsvorgang vorsichtig einzuleiten, was jedoch in Notsituationen nicht immer gewährleistet werden kann.

Um diese Schwierigkeiten zu vermeiden, ist es bereits bekannt (FR-PS 6 72 573), in das Bremsgestänge einen Hebel mit je nach Fahrzeugbelastung veränderlicher Hebellänge einzuschalten.

Eine Hebelarmveränderung hat den Nachteil, daß dies nur mechanisch möglich ist und mit Rücksicht auf mehrere mechanisch miteinander verbundene Glieder unter Umständen mit erheblichem Spiel verbunden ist, wodurch ein kri­ tischer toter Weg entstehen kann und sich im übrigen die Stellwege in Abhängigkeit von der Hebellänge ändern, wodurch unter Umständen die Anhängerbremsen zeitlich ver­ setzt zu den Zugfahrzeugbremsen ansprechen.

Um den Nachteil einer derartigen mechanischen Bremskraft­ verstellung zu vermeiden, ist aus der DE-PS 7 65 717 bereits ein Bremsdrucksteuerventil gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruchs 1 bekanntgeworden. Der Stufenkolben hat zwei Funktionsabschnitte, von denen der erste als T-Voll­ kolben ausgebildet ist, der auf seiner Außen-Stirnfläche mit dem eingangsseitigen Bremsdruck beaufschlagt ist. Der andere Funktionsabschnitt schließt sich an den T-Vollkol­ ben an und ragt in der Ausgestaltung als Hohlkolben durch eine im Ventilkörper ausgebildete Steuerkammer, die im Bereich des einen Endabschnitts einen Anschluß an die Umgebung und im Bereich des anderen Endabschnitts einen Druckfluidanschluß für die Bremszylinder besitzt. Durch einen auf dem zweiten Funktionsabschnitt befestigten tellerartigen Kolben, der radial und axial abdichtend in einen weiteren Ringkolben geführt ist, welcher seinerseits abdichtend im Ventilgehäuse verschiebbar ist, wird die Steuerkammer des Bremsdrucksteuerventils in zwei Bereiche unterteilt, die über das Innere des Hohlkolbens miteinan­ der in Verbindung stehen, wenn der Kolbenschieber bei nicht betätigten Bremsen seine Ruhestellung einnimmt. Mit dem Stirnende des Hohlkolbenabschnitts ragt der Kolben­ schieber in eine zu ihm konzentrische Ventilöffnung, die von einer federbelasteten Platte abgedeckt ist.

Wenn nun die Bremsen betätigt werden, verschiebt sich der Kolbenschieber in Richtung auf die Ventilplatte, ver­ schließt die Stirnfläche des Hohlkolbens, so daß die bei­ den Kammerabschnitte der Steuerkammer voneinander getrennt werden, und hebt schließlich die Ventilplatte ab, so daß eingangsseitiger Bremsdruck in den Teil der Steuerkammer strömen kann, die den Anschluß zum Bremszylinder besitzt. Der sich in dieser Kammer aufbauende Druck wirkt auf den tellerförmig ausgebildeten Kolben und versucht, den zuvor aufgesteuerten Ventilsitz wieder zu schließen. Die Dif­ ferenz zwischen dem eingangsseitigen Bremsdruck und dem hinter dem Ventil herrschenden steuerseitigen Druck wird dabei entsprechend dem Verhältnis zwischen der äußeren Stirnfläche des T-Vollkolbens und der vom steuerseitigen Druck beaufschlagten wirksamen Differentialkolbenfläche bestimmt, welche durch eine Stellvorrichtung wahlweise auf die Fläche des Tellerkolbens oder auf die Summe der Flächen des Tellerkolbens und des ihn umgebenden Ringkol­ bens bestimmbar ist.

Dieses Bremsdrucksteuerventil ist somit zwar in der Lage, den steuerseitigen Druck je nach der Stellung der Stell­ einrichtung stärker bzw. schwächer ansteigen zu lassen, um auf diese Weise den Druckanstieg an den Belastungszustand des abzubremsenden Fahrzeugs anpassen zu können. Der Auf­ bau dieses Bremsdrucksteuerventils ist allerdings dann relativ kompliziert, wenn lediglich zwei Steuerdruckver­ läufe realisiert werden sollen, so daß die Verwirklichung einer Mehrzahl von Steuerdruckverläufen nur unter Inkauf­ nahme eines verhältnismäßig großen vorrichtungstechnischen Aufwandes möglich wird. Bei der Bereitstellung einer Mehr­ zahl von Steuerdruckverläufen gelangt man bei Beibehaltung dieses bekannten Konstruktionskonzepts sehr schnell an funktions- und herstellungstechnische Grenzen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Bremsdrucksteuerventil gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 zu schaffen, dessen Aufbau so gewählt ist, daß sich mit ihm eine Mehrzahl von Steuerdruckverläufen bei möglichst großer Kompaktheit und einfacher Ansteuerung der Stelleinrichtung verwirklichen läßt.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß wird der Innenkolben als einfacher T- Kolben ausgebildet, dessen Schaft Bestandteil eines Sitz­ ventils ist und direkt vom eingangsseitigen Bremsdruck beaufschlagt ist. Diese Gestaltung eröffnet die Möglich­ keit, die vom steuerseitigen Druck beaufschlagte wirksame Kolbenfläche auf die andere Stirnseite des Stufenkolbens zu verlegen, in der nun genügend Raum verbleibt, eine Vielzahl von konzentrischen Ringkolben vorzusehen, die auf einfache Weise arretiert bzw. mit dem Innenkolben verscho­ ben werden können. Da die Abdichtung zwischen den einzel­ nen Ringkolben bzw. zwischen den Ringkolben und dem Innen­ kolben bzw. der Gehäusewand bei jeder Stufe unter gleichen Randbedingungen erfolgen kann, wird durch eine Vergröße­ rung der Anzahl der Ringkolben auch die Betriebszuverläs­ sigkeit des Bremsdrucksteuerventils nicht beeinträchtigt, so daß ein Konzept geschaffen wird, das sich geradezu dazu anbietet, eine bislang nicht realisierbare Anzahl von Steuerdruckverläufen bereitzustellen.

Zwar ist aus der DE-OS 28 23 221 ein Bremskraftregler für Kraftfahrzeuge bekannt, bei dem ein Ventilglied mit einem Ventilsitz zusammenwirkt. Im bekannten Fall bildet der Kolben selbst den Ventilsitz, der sich mit zunehmendem Druck im Radbremszylinder auf das Ventilglied zu bewegt. Mit einem auf das Ventilglied einwirkenden Stellglied wird der Zeitpunkt festgelegt, zu dem die Druckregelung im Radbremszylinder in Abhängigkeit vom Druck im Hauptbrems­ zylinder einsetzt. Abweichend vom Gegenstand der Erfindung ist jedoch der bekannte Bremskraftregler nicht in der Lage, Druckanstiegskurven verschiedener Steigung bereit­ zustellen. Vielmehr erfolgt der Druckanstieg in der zu den Radbremszylinder führenden Druckleitung ab dem Zeitpunkt, zu dem der Ventilsitz zwischen Ventilglied und Kolben zur Anlage kommt, nach unveränderbarer Charakteristik.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mit der Weiterbildung gemäß Patentanspruch 2 ergibt sich eine raumsparende Lösung, um den Stufenkolben in Öffnungs­ richtung des Ventils vorzuspannen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schemati­ scher Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher er­ läutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anhängerbrems­ anlage, in die ein erfindungsgemäßes Bremsdrucksteuerventil eingegliedert ist;

Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch das Bremsdrucksteuerventil;

Fig. 3 zeigt ein Druckübertragungsdiagramm.

Die in Fig. 1 dargestellte Bremsanlage umfaßt einen Speicher 1 für ein unter Druck stehendes Hydrau­ likmedium sowie eine auf beliebige Weise angetriebene Gleichdruckpumpe 2, die aus einem Rücklaufbehälter 3 den Speicher 1 sowie eine Zulaufleitung 4 mit Hydraulik­ medium speist, wobei die Zulaufleitung 4 auch in Verbin­ dung mit dem Speicher 1 steht, so daß auf der Zulauf­ leitung ständig Hydraulikmedium unter konstantem Druck als Solldruck verfügbar ist. Der Ablauf des Hydraulik­ mediums wird von einem als Wegeventil 5 ausgebildeten Bremsventil gesteuert, das drei Stellungen A, B und C hat. In der Stellung A ist die Zulaufleitung gesperrt und ist eine Ablaufleitung 6 des Wegeventils 5 mit einer zum Rücklaufbehälter 3 führenden Rücklaufleitung 7 ver­ bunden. In der Stellung B des Wegeventils 5 sind die Zulaufleitung 4, die Ablaufleitung 6 und die Rücklauf­ leitung 7 gesperrt. In der Stellung C des Wegeventils 5 ist die Rücklaufleitung 7 gesperrt, während die Zulauf­ leitung 4 und die Ablaufleitung 6 miteinander in Ver­ bindung stehen. Die Ablaufleitung 6 führt zu einer Hydraulikkupplung 8 zwischen Zugmaschine und Anhänger, an die anhängerseitig eine Bremsleitung 9 angeschlossen ist, die zu zumindest einem Bremszylinder 10 des An­ hängers führt.

An einem Bremspedal 11 des Zugfahrzeugs befindet sich ein Druckgeber 12, in dem bei Betätigung des Bremspedals Druck aufgebaut wird, wobei die Beziehung zwischen Druckhöhe im Druckgeber 12 und Pedalkraft mittels einer Stellschraube 13 einstellbar ist. 14 ist das Pedal, über das auf den Druckgeber eingewirkt wird. Der Druck­ geber 12 ist über eine Steuerleitung 15 mit dem Wege­ ventil 5 verbunden, das je nach Druckhöhe in der Steuer­ leitung 15 eine der drei Leitungen A, B und C einnimmt. Der Bremszylinder 10 des Anhängers enthält einen Kolben 17, der über einen Hebel das Bremsgestänge 18 der An­ hängerbremsen 19 betätigt. In die Bremsanlage ist ein Lastanpassungs- bzw. Bremsdrucksteuerventil 20 eingegliedert, mit dem das Bremsmoment an den Ladezustand des Anhängers angepaßt werden kann.

Die Bremsleitung 9 mündet in einen Zulaufkanal 21 des Bremsdrucksteuerventils. Dieser Zulaufkanal mündet in eine verbreiterte Verteilungskammer 22, von der ein zum Bremszylinder 10 führender Ablaufkanal 23 ab­ zweigt, der über ein Rückschlagventil 24 unmittelbar mit dem Zulaufkanal 21 verbunden ist. Die Mündungs­ öffnung des Zulaufkanals in die Verteilungskammer 22 ist als Sitz für das Ende des Schafts 25 eines T-förmi­ gen Kolbenschiebers bzw. Stufenkolbens 26 ausgebildet, dessen Schaft die Verteilungskammer durchragt und als Sitzventil den Zu­ laufkanal 21 verschließen kann. Der Kolbenschaft 25 ist im Gehäuse 27 dichtend geführt und endet mit einem verbreiterten Kolbenkern bzw. Innenkolben 28, der von einem Ringkolben 29 umgeben ist. Der Ringkolben 29 ist gegenüber dem Innenkolben 28 axial verschiebbar und sitzt mit einem Ringkra­ gen 30 bei Bewegung nach links auf dem Innenkolben 28 auf. Auf der Rückseite des Kolbens verbreitert sich die Kolben­ kammer 31 zu einer an die Umgebung angeschlossenen druck­ losen Kammer 32, in der sich eine Druckfeder 33 befindet, die den Kolbenschieber in Richtung auf die Kolbenkammer 31, d. h. in die Offenstellung des Kolbenschiebers bean­ sprucht. Die Kolbenkammer 31 steht über einen Zweig­ kanal 34 mit dem Ablaufkanal 23 in Verbindung.

Mit Hilfe einer in der Kammer 32 befindlichen, nicht näher dargestellten Stelleinrichtung 35 kann der Stufen­ kolben in seiner gezeigten Offenstellung von außen arretiert werden. In diesem Fall wirkt der in der Brems­ leitung 9 wirksame Bremsdruck P ₁ als Solldruck ungestört über den Ablaufkanal 23 auf das Bremsventil 10, so daß der maximal wirksame Druck für das Bremsen eines Anhängers herangezogen werden kann. Die Druckübertragung erfolgt gemäß der Kurve a in dem Diagramm gemäß Fig. 3, in dem auf der Abszisse der Solldruck P ₁ und auf der Ordinate der in der Ablaufleitung 23 herrschende Istdruck P ₂ aufge­ tragen ist. Wird der Kolbenschieber entsperrt, so daß lediglich der Ringkolben 29 festgehalten wird, während der Innenkolben 28 beweglich ist, so ist im Falle eines Bremsvorgangs nur die Stirnfläche des Innenkolbens 28 als Istdruckfläche wirksam, wobei bei sich aufbauendem Druck in dem Ablaufkanal 23 und damit in der Zweigleitung 34 der Widerstand der Druckfeder 33 und die Druckkraft auf die dem Zulaufkanal 21 zugewandte Stirnfläche oder Solldruckfläche des Kolbenschafts 25 überwunden wird und der Stufenkolben sich in der Zeichnung nach links verschiebt, bis er den Einlaufkanal 21 verschließt, so daß sich ein Ansprechverhalten gemäß der Kurve b in dem Diagramm nach Fig. 3 ergibt. Wird auch der Ringkolben 29 freigegeben, so ist im Falle eines Bremsvorgangs in der Kolbenkammer 31 die gesamte Istdruckfläche, d. h. die Stirnfläche des Innenkolbens 28 und des Ringkolbens 29 wirksam, so daß der Kolben schon bei einer wesentlich geringeren Bremskraft den Zulaufkanal 21 sperrt, wie dies aus der Kurve c des Diagramms nach Fig. 3 entnehmbar ist. Das Ansprechverhalten nach den Diagrammen a, b und c entspricht demjenigen bei voll­ belastetem Anhänger, bei halbvollem Anhänger bzw. bei leerem Anhänger.

Das Rückschlagventil 24 sorgt bei Aufhebung des Bremsvorgangs für den Ölrückfluß aus den Bremszylindern über Kanal 23 und somit für die Entlastung der Kammer 31, so daß der Stufenkolben unter der Wirkung der Druck­ feder 33 in seine Offenstellung zurückkehrt.

Claims (6)

1. Bremsdrucksteuerventil, insbesondere für Anhängerbrems­ anlagen, mit einem folgende Merkmale aufweisenden Stufen­ kolben:

• a) der Stufenkolben arbeitet mit einem Ventilsitz zusammen,
• b) der Stufenkolben ist in Öffnungsrichtung des Ventils vorgespannt,
• c) der Stufenkolben ist an seiner einen Fläche in Ventil­ öffnungsrichtung mit dem Eingangsdruck beaufschlagt,
• d) der Stufenkolben ist an seiner anderen Fläche in Ven­ tilschließrichtung mit dem Ausgangsdruck beaufschlagt,
• e) die vom Ausgangsdruck beaufschlagte Stufenkolbenfläche setzt sich aus der Fläche eines Innenkolbens und der Fläche eines auf diesem verschiebbaren und ihn konzentrisch umgebenden Ringkolbens zusammen,
• f) der Innenkolben ist in Ventilschließrichtung mechanisch mit dem Ringkolben gekoppelt, und
• g) zur Änderung des Druckminderungsverhältnisses kann die für die Ventilbetätigung wirksame Ausgangsdruckseite der Kolbenfläche variiert werden, was mittels einer Stellein­ richtung geschieht, welche mindestens einen der beiden Kolben arretiert,

dadurch gekennzeichnet, daß

• h) der Innenkolben (28) einen Kolbenschaft (25) aufweist, der als Bestandteil eines Sitzventils (16, 25) in dessen Öffnungsrichtung vom eingangsseitigen Bremsdruck beauf­ schlagt wird, und daß
• i) durch die Stelleinrichtung (35) entweder der Ringkolben (29) allein oder zusammen mit dem Innenkolben (28) arre­ tierbar ist.

2. Bremsdrucksteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Innenkolben (28) über eine der anderen Fläche abgewandte Schulter von einer Druckfeder (33) be­ aufschlagt ist.

3. Bremsdrucksteuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sitzventil von einer Zweigleitung überbrückt ist, die die den steuerseitigen Druck führende Leitung über ein Rückschlagventil (24) mit der den ein­ gangsseitigen Bremsdruck führenden Leitung verbindet.

4. Bremsdrucksteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (29) auf der der anderen Differentialkolbenfläche zugewandten Seite einen Ringkragen (30) aufweist, mit dem er in Anlagekon­ takt mit dem Kolbenkern (28) bringbar ist.

5. Bremsdrucksteuerventil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (33) in einem Umgebungsdruckraum angeordnet ist.