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Bremskraftregler für druckmittelbetätigte Bremsanlagen
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Die Erfindung betrifft einen Bremskraftregler für druckmittelbetätigte
Bremsanlagen in Motorfahrzeugen und Anhängerfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1.
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Derartige Bremskraftregler werden z.B. als automatisch lastabhängig
gesteuerte Bremskraftregler eingesetzt, um den Druck in den Bremszylindern dem jeweiligen
Belastungszustand eines Fahrzeugs anzupassen.
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Die Anpassung erfolgt selbsttätig, indem, z.B. bei einem mechanisch
betätigten Bremskraftregler, eine mit einer Steuerwelle verbundene Steuerscheibe,
die eine schräge Fläche aufweist, ein Stfillglied verschiebt, welches ein Bremsluftregelventil
betätigt.
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Je nach Stellung der Steuerscheibe und somit auch der Stellung des
auf der schrägen Fläche der Steuerscheibe aufliegen-
den Stellgliedes
wird ein Bremsdruck ausgesteuert, der bei der gegebenen Beladung für die Abbremsung
des betreffenden Fahrzeugs erforderlich ist.
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An derartige Bremskraftregler wird die Forderung gestellt, daß der
in Abhängigkeit vom eingesteurten Druck und der Fahrzeugbeladung auszusteuernde
Druck sich nur innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereiches bewegen darf, z.B.
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bei einem eingesteuerten Druck von 6 bar und einem in der Leerlauf-Stellung
auszusteuernden Druck von 2 bar sollte die Abweichung nicht mehr als + 10 % betragen
(2,2-1,8 bar).
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Um größere Abweichungen korrigieren zu können, ist es denkbar, die
Steuerscheibe auszutauschen oder auch die Länge des auf der schrägen Fläche der
Steuerscheibe aufliegenden und das Bremskraftregelventil betätigenden Stellgliedes
zu verändern.
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Derartige Maßnahmen sind jedoch aufwendig, da sie unter Umständen
eine mehrmalige Demontage und erneute Montage des Gerätes erfordern.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Bremskraftregler
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem mit einfachen Mitteln die Toleranz
zwischen den vorgegebenen Werten des auszusteuernden Druckes und den von diesen
Werten abweichenden Werten ausgleichbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung
gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung werden
in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung bietet den Vorteil, durch Verändern der Steigung der
Steuerkurve auf einfache Art und Weise Toleranzen zwischen den gewünschten Werten
des auszusteuernden Druckes
(SOLL-Druck) und den von diesen Werten
abweichenden Werten (IST-Druck) ausgleichen und verschiedene Kurven einstellen zu
können.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die
Änderung der Steigung der Steuerkurve mittels eines aus dem Gehäuse des Bremskraftreglers
herausgeführten Gewindestiftes.
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Anhand der Abbildungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 einen lastabhängig gesteuerten Bremskraftregler
mit Steuerkurve, deren Steigung verstellbar ist, Fig. 2 ein Diagramm, welches den
auszusteuernden Druck im Verhältnis zum eingesteuerten Druck darstellt, Fig. 3 ein
Diagramm, welches mögliche Abweichungen der IST-Steigung des auszusteuernden Druckes
von der SOLL-Steigung darstellt und Fig. 4 einen Ausschnitt eines lastabhängig gesteuerten
Bremskraftreglers, dessen Steuerkurve in zwei Ebenen abgeschrägt ist.
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Fig. 1 zeigt einen lastabhängig gesteuerten Bremskraftregler, welcher
eine Steuerkurve mit verstellbarer Steigung aufweist.
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In einem oberen Gehäuseteil 1 ist ein aus einem Kolben 2 und einer
Membran 3 bestehender, als Stufenkolben ausgebildeter Bremsdruck-Regelkolben angeordnet.
Im Stufenkolben 2, 3 ist ein Doppelsitz-Ventil vorgesehen, welches einen unter Spannung
einer Druckfeder 4 stehenden Ventilkörper 5 aufweist.
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Der Ventilkörper 5 bildet einerseits mit einem ringförmigen Vorsprung
6, welcher an der Innenwand des Kolbens 2 angeord-
net ist, ein
Einlaßventil 5, 6 und andererseits mit der als Ventilsitz 7 ausgebildeten oberen
Stirnfläche eines unter dem Ventilkörper 5 angeordneten Stellgliedes 8 ein Auslaßventil
5, 7. Mit dem Kolben 2 ist eine Anzahl radialer Rippen 9 verbunden, deren der Membran
zugewandte Stirnflächen 9a Teile eines Kegelmantels bilden. Im Gehäuseteil 1 ist
eine Anzahl radialer feststehender Rippen 10 vorgesehen, in deren Zwischenräume
die Rippen 9 berührungslos eingreifen und deren der Membran 3 zugewandte Stirnflächen
l0a Teile eines entgegengesetzten Kegelmantels bilden. Die Membran 3 ist mit ihrem
Außenrand im Gehäuse und mit ihrem Innenrand am Kolben 2 befestigt. Auf diese Weise
wird der Bremsdruck-Regelkolben 2, 3 gebildet, dessen Stirnfläche 11 eine obere
unveränderliche Wirkfläche bildet, die ihrerseits Teil einer oberhalb des Kolbens
2 angeordneten ersten Steuerkammer 12 ist. Die erste Steuerkammer 12 ist über einen
Druckmittelanschluß 13 mit dem Motorwagen-Bremsventil bzw. mit dem Anhänger-Bremsventil
verbindbar.
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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 liegenden, als Auslaßkammer dienenden zweiten Steuerkammer 15 ist, welche mit
einem Druckmittelanschluß 16 in Verbindung steht, der zu den Bremszylindern führt.
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In einer Gehäusebohrung 17 wird das Stellglied 8 geführt, welches
einen in Richtung seiner Längsachse verlaufenden Entlüftungskanal 18 aufweist. Der
Entlüftungskanal 18 ist über eine Entlüftung 19 mit der Atmosphäre verbindbar. Das
Stellglied 8 weist an seiner dem Ventilkörper 5 abgewandten Stirnseite einen rollenförmigen
Körper 22 auf, welcher auf der schrägen Fläche der Steuerkurve 25 eines als Kurvenscheibe
20 dienenden Antriebselementes aufliegt, dessen Stellung von der Fahrzeugbeladung
abhängig ist. Eine mit der Kurvenscheibe 20 fest verbundene Steuerwelle 21 steht
über einen nicht gezeigten Stellhebel unter Zwischenschaltung eines Gestänges mit
der Fahrzeugachse in Verbindung. Die Steuerkurve 25 der Kurvenscheibe 20 ist mit
ihrem über den
Randbereich der Kurvenscheibe 20 hinausragenden
Ende mittels eines Gelenkes 23 mit einem sich radial nach außen erstreckenden Vorsprung
24 der Kurvenscheibe 20 verbunden.
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Das gegenüberliegende freie Ende der Steuerkurve 25 wird in einer
Ausnehmung 29 der Kurvenscheibe 20 geführt. Ein in die Gewindebohrung 28 des Vorsprunges
24 der Kurvenscheibe 20 eingeschraubter Gewindestift 27 weist auf seiner der Steuerkurve
25 zugewandten Seite eine kugelförmige Verdickung 26 auf, die mit einer entsprechenden
in der Steuerkurve 25 vorgesehenen Ausnehmung ein Kugelgelenk bildet.
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Die Funktion des erfindungsgemäßen Bremskraftreglers wird im folgenden
näher erläutert.
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Ein vom Motorwagen-Bremsventil bzw. vom Anhänger-Bremsventil kommender
Bremsdruck gelangt über den Anschluß 13 in die erste Steuerkammer 12, beaufschlagt
die obere Stirnfläche 11 des Kolbens 2 und drückt diese hinunter.
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Der Ventilkörper 5 folgt dieser Bewegung unter dem Einfluß der Druckfeder
4, setzt sich auf die als Ventilsitz 7 für das Auslaßventil 5, 7 ausgebildete Stirnfläche
des Stellgliedes 8 und schließt somit das Auslaßventil 5, 7. Bei weiterem Herunterfahren
des Kolbens 2 wird der Ventilkörper 5 mittels des Stellgliedes 8 vom Ventilsitz
6 des Einlaßventils 5, 6 abgehoben und so das Einlaßventil 5, 6 in die Offenstellung
gebracht. Die Druckluft strömt von der ersten Steuerkammer 12 durch das geöffnete
Einlaßventil 5, 6 und weiter über den Druckmittelauslaß 16 zu den Radbremszylindern.
Gleichzeitig gelangt die Druckluft in die Auslaßkammer 15 unterhalb der Membran
3. Während der Abwärtsbewegung des Kolbens 2 löst sich die Membran 3 von den im
Gehäuseoberteil 1 angebrachten Rippen 10 und legt sich in zunehmendem Maße an die
Rippen 9 des Kolbens 2. Die wirksame Membranfläche wird so laufend vergrößert, bis
die Kraft auf die Unterseite des Bremsdruck-Regelkolbens 2, 3 gegenüber der Kraft
auf die Oberseite des Bremsdruck-Regelkolbens 2, 3 überwiegt. Dadurch wird der Kolben
2 wieder angehoben und das Einlaßventil 5, 6 geschlossen. Eine Bremsabschlußstel-
lung
wird erreicht. Der jetzt in den Bremszylindern herrschende Druck entspricht dem
in Abhängigkeit vom Beladungszustand geregelten Druck.
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Nach Abbau des Bremsdruckes in der ersten Steuerkammer 12 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
18 des Stellgliedes 8 sowie die Entlüftung 19 zur Atmosphäre.
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Wie im vorstehenden bereits erwähnt, ist die Höhe des ausgesteuerten
Bremsdruckes abhängig von den vom eingesteuerten bzw. ausgesteuerten Bremsdruck
beaufschlagten unterschiedlich großen Wirkflächen des Bremsdruck-Regelkolbens sowie
von der Stellung der mittels der Steuerwelle 21 in unterschiedliche Positionen bringbare
Kurvenscheibe und der Stellung des mit der Kurvenscheibe und dem Doppelsitzventil
zusammenwirkenden Stelgliedes.
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Befindet sich die Kurvenscheibe 20 mit der Steuerkurve 25 in der in
der Abbildung gezeigten Stellung, so ist der Abstand zwischen dem Ventilkörper 5
und der dem Ventilkörper 5 zugewandten, als Auslaßventilsitz ausgebildeten Stirnseite
des Stellgliedes 8 relativ klein.
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Dies bedeutet, daß bei Druckbeaufschlagung der Oberseite 11 des Kolbens
2 das Einlaßventil 5, 6 friih öffnet und sich so auf der vom Ausgangsdruck beaufschlagten,
durch die Rippen 9 und die Membran 3 gebildeten Unterseite des Bremsdruck-Regelkolbens
2, 3 sehr schnell ein Gegendruck aufbaut, welcher ein weiteres Herunterfahren des
Bremsdruck-Regelkolbens 2, 3 und somit eine Vergrößerung den vom Gegendruck beaufschlagten
Seite des Bremsdruck-Regelkolbens 2, 3 verhindert. Folglich wird ein hoher Druck
ausgesteuert.
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Befindet sich jedoch die Kurvenscheibe 20 mit der Steuerkurve 25 in
einer Stellung, in welcher der rollenförmige Körper 22 des Stellgliedes 8 auf dem
tiefsten Punkt der
Kurvenscheibe 20) aufliegt, so daß der Abstand
zwischen Stellglied 8 und Ventilkörper 5 relativ groß ist, schließt das Einlaßventil
früh, da die Unterseite des Bremsdruck-Regelkolbens 2, 3 sich mit zunehmendem Kolbenweg
vergrößert, wie oben bereits beschrieben. Es wird nur ein geringer Bremsdruck ausgesteuert.
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Durch die Steigung der Steuerkurve 25 wird die Höhe des auszusteuernden
Druckes in Abhängigkeit vom eingesteuerten Druck bestimmt.
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Wie eingangs bereits erwähnt, kann es vorkommen, daß unter anderem
durch Fertigungstoleranzen bedingt, der in Abhängigkeit vom eingesteuerten Druck
ausgesteuerte Druck (IST--Druck) vom vorbestimmten auszusteuernden Druck (SOLL-Druck)
abweicht.
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Im Diagramm gemäß Fig. 2 ist der auszusteuernde SOLL-Druck als durchgehende
Linie und der möglicherweise vom SOLL-Druck abweichende IST-Druck als gestrichelte
Linie dargestellt.
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Fig 3 zeigt mögliche Abweichungen der Steigung des ausgesteuerten
Druckes bei einem konstanten eingesteuerten Druck. Der konstante eingesteuerte Druck
ist als durchgehender Kurvenzug dargestellt.
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Diese Abweichung kann durch Verändern der Steigung der Steuerkurve
25 korrigiert werden.
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Zu diesem Zweck wird der im Fortsatz 24 der Kurvenscheibe 20 und über
das Kugelgelenk 26 mit der Steuerkurve 25 gelenkig verbundene Gewindestift 27 entweder
weiter in Richtung auf die Steuerkurve 25 zu oder von dieser weg bewegt.
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Da das der Kurvenscheibe 20 abgewandte Ende der Steuerkurve 25 am
Vorsprung 24 der Kurvenscheibe 20 drehbar gelagert ist, wird die Steuerkurve 25
bei einer Bewegung des Gewindestiftes 27 in Richtung seiner Längsachse um den Gelenkpunkt
23 verschwenkt. Die Verschwenkbewegung der Steuerkurve 25 bewirkt die Veränderung
der Steigung der Steuerkurve 25.
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Je kleiner der Winkel der Steigung wird, desto niedriger wird der
ausgesteuerte Druck und je größer der Winkel der Steigung wird, desto größer wird
auch der ausgesteuerte Druck.
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Es ist selbstverständlich auch möglich, den Drehpunkt der Steuerkurve
auf die Kurvenscheibe zu verlegen und das der Kurvenscheibe abgewandte Ende der
Steuerkurve mit einer Verstelleinrichtung zu verbinden.
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Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt eines Bremskraftreglers mit Steuerwelle
und Antriebselement mit Steuerkurve für ein Stellglied, wobei die Steuerkurve in
zwei Ebenen abgeschrägt ist.
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Im unteren Gehäuseteil 30 eines Bremskraftreglers ist in zwei Lagerbuchsen
31, 38 eine Steuerwelle 32 um ihre Längsachse verdrehbar und in Richtung ihrer Längsasche
verschiebbar gelagert. Das aus dem Gehäuseteil 30 herausgeführte freie Ende der
Steuerwelle 32 ist über ein hier nicht gezeigtes Gestänge mit der Achse des Fahrzeugs
verbunden. Auf der Steuerwelle 32 ist eine als Antriebselement für ein Stellglied
42 dienende Kurvenscheibe 39 angeordnet. Das im Gehäuseteil 30 gelagerte Ende der
Steuerwelle 32 weist eine in Richtung seiner Längsachse verlaufende zentrisch angeordnete
Gewindebohrung 43fuf, in die eine in einem Gehäusesteg 45 mittels eines Sicherungsringes
44 gehalterte Einstellschraube 33 eingedreht ist. Durch Verdrehen der Einstellschraube
ist die Steuerwelle 32 in Richtung ihrer Längsachse verschiebbar. Ein die Kurvenscheibe
39 und die Steuerwelle 32 durchdringender Stift 37 verbindet die Steuerwelle drehfest
mit der Kurvenscheibe. Die Anlagefläche 40 der Kurvenscheibe 39 ist in einer ersten
Ebene, in der einerseits das Stellglied 42 bewegt wird und andererseits der von
dem Abstützpunkt zwischen Stellglied 42 und Anlagefläche gebildete Kurvenzug liegt
abgeschrägt und verläuft in einer zweiten Ebene zusätzlich schräg zur ersten Ebene.
Das Stellglied 42 besitzt auf seiner der Kurvenschei-
be 39 zugewandten
Seite einen rollenförmigen Körper 41, welcher sich auf der Anlagefläche 40 der Kurvenscheibe
39 abstützt. Im Boden des unteren Gehäuseteiles 30 ist eine Entlüftung 35 vorgesehen.
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Durch die in der ersten Ebene verlaufende Abschrägung der Anlage fläche
40 der Kurvenscheibe 39 wird bei Verdrehen der Steuerwelle 32 der Abstand des Stellgliedes
42 zum Bremsdruck-Regelventil verändert. Ein Verschieben der mit der Steuerwelle
32 verbundenen Kurvenscheibe 39 in Richtung der Längsachse der Steuerwelle 32 bewirkt
eine Veränderung des Winkels zwischen der Anlagefläche 40 der Kurvenscheibe 39 und
der Längsachse des Stellgliedes 42.
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Es ist selbstverständlich möglich, die Steuerwelle in axialer Richtung
zu fixieren und die Kurvenscheibe auf der Steuerwelle zu verschieben.
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Als Steuerkurve kann auch eine schiefe Ebene dienen, die von einer
schräg zur Längsachse des Stellglledes im Brenskraftreglergehäuse angelenkten Anlagefläche
für das Stellglied gebildet wird. Mittels eines Stößels, welcher in Abhängigkeit
von der Fahrzeugbeladung betätigt wird und die Anlagefläche um den Gelenkpunkt in
Richtung auf das Stellglied zu oder von diesem weg verschwenkt erfolgt die lastabhängige
Bremskraftregelung.
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Die Steigung der schiefen Ebene kann durch Verstellen des Gelenkpunktes
der Anlagefläche in Richtung der Längsachse des Stel'lgliedes verändert werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht nur bei den vorstehend beschriebenen
automatisch lastabhängig gesteuerten Bremskraftreglern, sondern auch bei handverstellbaren
Bremskraftreglern anwendbar.
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