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Hydraulisch betätigbare Bremsanlage für Zugfahrzeuge mit einem
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mitgeführten Anhänger Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulisch
betätigbare Bremsanlage für Zugfahrzeuge mit einem über zwei Leitungen ansteuerbaren,
zwei Wirkflächen aufweisenden Anhängersteuerventil zur Steuerung der Bremsung eines
mitgeführten Anhängers mittels Druckluft, mit einem in einem Gehäuse angeordneten
Wiegekolben, der mit einem Doppelventilkörper zusammenarbeitet und sich an mindestens
einem hydraulischen Betätigungskolben abstützt, dessen eine Wirkfläche mit dem hydraulischen
Bremsventil verbunden ist. Insbesondere Schlepper sind oft mit einer hydraulisch
steuerbaren Bremsanlage ausgestattet und werden zusammen mit Anhängern gefahren,
deren Bremse pneumatisch betätigt wird. Hierzu muß auf dem Schlepper eine Druckluftbeschafungseinrichtung
vorgesehen sein und das Signal von dem hydraulisch ausgebildeten Bremsventil über
das Anhängersteuerventil derart umgeformt werden, daß die pneumatische Ansteuerung
des Anhängers angesprochen wird.
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Eine Bremsanlage der eingangs beschriebenen Art ist aus der DE-PS
19 08 710 bekannt. Dabei wird ein hydraulisches Bremsventil benutzt, welches in
Doppelanordnung einmal für die linke und einmal für die rechte Schlepperseite ausgebildet
ist, so daß diese Bremseinrichtung auch als Lenkbremse benutzbar ist.
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Für Normalbremsungen werden die beiden Hebel des Bremsventils verriegelt.
In Verbindung damit wird ein zweikreisig ansteuerbares Anhängersteuerventil eingesetzt,
welches neben seinem pneumatischen Wiegekolben zwei hintereinander koaxial angeordnete
hydraulische Betätigungskolben aufweist. Die eine Steuerleitung des Bremsventils
führt zwischen die beiden hydraulischen Betätigungskolben und die andere Steuerleitung
hinter den dem Wiegekolben abgekehrten Betätigungskolben. Damit wird erreicht, daß
bei jeglicher Bremsung des Zugfahrzeuges, sei es über eine normale Bremsung, sei
es über eine Lenkbremsung, ein pneumatischer Steuerimpuls zum Anhänger ausgesteuert
wird. Auch bei
einem Defekt in einer der beiden Leitungen wird ein
solcher Impuls ausgesteuert. Nachteilig daran ist allerdings, daß die Bremsung des
Zugfahrzeuges vor der Bremsung des Anhängers einsetzt oder besser, daß die Bremsung
des Anhängerfahrzeuges derjenigen des Zugfahrzeuges nacheilt. Ein insbesondere schwer
beladener Anhänger läuft somit während dieser Nacheilung auf das Zugfahrzeug auf
und überträgt eine entsprechende Schiebekraft, die dazu führen kann, daß der Zug
einknickt. Die somit gegebene Unfallgefahr ist beträchtlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage der eingangs
beschriebenen Art zu schaffen, mit der eine Voreilung der Anhängerbremsung erreichbar
ist, damit die durch das Auflaufen verursachte Unfallgefahr beseitigt ist.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die andere Wirkfläche
des hydraulischen Betätigungskolbens oder eines weiteren Betätigungskolbens über
eine Leitung mit einer vom Bremsventil unabhängigen Druckquelle in Verbindung steht
und in dieser Leitung ein normalerweise geschlossenes Schaltventil, Magnetventil
o. dgl. angeordnet ist, das entweder selbst oder über ein im Anlegeweg des Bremsventils
angeordnetes Betätigungsglied, insbes. Schalter, in die Offenstellung überführbar
ist, bevor ein hydraulischer Druck im Bremsventil entsteht. Die Erfindung nutzt
die Arbeitsweise des hydraulischen Bremsventils, welches notwendigerweise einen
Anlegeweg aufweist, d. h. der Kolben im Zylinder des hydraulischen Bremsventils
muß erst um einen gewissen Weg verschoben werden, bevor ein Druck entsteht, der
über die Steuerleitung zu dem Anhängersteuerventil weitergegeben wird.
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Während der Zurücklegung dieses Anlegeweges wird aber das Betätigungsglied,
insbes. ein elektrischer Schalter, betätigt, der das Schaltventil, das Magnetventil
o. dgl. in die Offenstellung überführt, so daß von der vom Bremsventil unabhängigen
Druckquelle über das über zwei Leitungen ansteuerbare Anhängersteuerventil bereits
ein Steuer impuls zur Anhängerbremsung ausgesteuert wird, noch bevor sich ein hydraulischer
Impuls am Anhängersteuerventil aufbauen kann. Damit wird die Voreilung der Anhängerbremse
erreicht.
Je nachdem, an welcher Stelle der Schalter bzw. das Betätigungsglied im Anlegeweg
eingebaut wird, kann das Maß der Voreilung festgelegt werden. Damit ist es möglich,
die hydraulische Bremsanlage des Zugfahrzeuges und die pneumatische Bremsanlage
des Anhängerfahrzeuges aufeinander abzustimmen.
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Das Magnetventil kann auf das Gehäuse des Anhängersteuerventils aufgesetzt
und die Leitung durch dieses Gehäuse unter Bildung des Durchlaßsitzes hindurchgeführt
sein. Damit entfällt die Ausbildung eines gesonderten Durchlaßsitzes am Magnetventil,
die erforderlich ist, wenn das Magnetventil nur lediglich in die Leitung zwischen
Druckquelle und Anhängersteuerventil eingeschaltet ist.
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Als vom Bremsventil unabhängige Druckquelle kann die Druckluft beschaffungsanlage
auf dem Zugfahrzeug oder eine hydraulische Pumpe vorgesehen sein. Da die Anhängerbremse
üblicherweise pneumatisch betätigt wird, müssen die Zugfahrzeuge zum Mitführen derartiger
Anhänger mit einer solchen Druckluftbeschaffungsanlage ausgestattet sein,obwohl
sie über eine hydraulisch betätigbare Bremsanlage auf dem Zugfahrzeug selbst verfügen.
Oft sind an einem solchen Schlepper aber noch weitere hydraulische Druckquellen
oder Kreise vorgesehen, an die üblicherweise Arbeitsgeräte o. ä. anschließbar sind.
Eine solche unabhängige Druckquelle eignet sich ebenfalls für die Auslösung der
Anhängerbremsung über das Magnetventil.
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Das Magnetventil ist mit einer Entlüftung oder einem Anschluß für
eine Rücklaufleitung ausgestattet. Es versteht sich, daß die Entlüftung Anwendung
findet, wenn die unabhängige Druckquelle pneumatisch ausgebildet ist, während umgekehrt
die Rücklaufleitung bei hydraulischer Druckquelle erforderlich ist.
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Es ist möglich, daß das gesamte Schaltventil mit seinem Betätigungsglied
in den Anlegeweg des Bremsventils eingeschaltet ist, so dß lediglich die Leitung
zu dem entsprechenden Anschluß des Anhängersteuerventils verlegt werden muß. Diese
Leitung ist aber unabhängig davon erforderlich, wo das Schaltventil, das Magnetventil
o. dgl. angeordnet ist. Das Schaltventil kann als Durchgangsventil ausgebildet sein,
beispielsweise als Schieberventil o. dgl., wobei es normalerweise geschlossen ist,
also den Durchgang absperrt. Bei Betätigung geht es dagegen in die Offenstellung
über und läßt an ihm anstehenden Druck aussteuerseitig durch. Das Schaltventil kann
pneumatisch oder hydraulisch ausgebildet sein. Wesentlich ist in allen Fällen, daß
es von einer vom Bremsventil unabhängigen Druckquelle versorgt wird.
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Das Anhängersteuerventil kann zwei separate koaxial und hintereinander
angeordnete Betätigungskolben aufweisen. Es ist aber auch möglich, nur einen Betätigungskolben
als Stufenkolben vorzusehen und beide Wirkflächen an diesem einen Kolben zu verwirklichen.
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Die ander Wirkfläche an dem oder den Betätigungskolben kann zur Realisiering
eines Untersetzungsverhältnisses auf die Wiegefläche des Wiegekolbens abgestimmt
sein. Dieses. Untersetzungsverhältnis hängt davon ab, welchen Druck die unabhängige
Druckquelle zur Verfügung stellt und in welchem Maße die Anhängerbremse hiervon
angesprochen werden soll. Auch die übrigen Flächen des oder der Betätigungskolben
können aufeinander abgestimmt sein, um besondere Wirkungen zu erzielen. So ist es
beispielsweise möglich, zur Aufhebung der Voreilung der Anhängerbremsung bei höheren
Bremsdrükken zwei koaxial angeordnete Betätiggungskolben vorzusehen, wobei der dem
Wiegekolben abgekehrte Betätigungskolben dann entsprechend unterschiedliche große
Wirkflächen aufweist.
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Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele weiter beschrieben
und verdeutlicht. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung
der Bremsanlage mit einer ersten Ausführungsform des Anhängersteuerventils, Fig.
2 ein zugehöriges Diagramm über die ausgesteuerte Druckluft in Abhängigkeit von
dem Druck am Bremsventil, Fig. 3 die schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Bremsanlage, Fig. 4 das zu der Anlage gemäß Fig. 3 gehörige Druckdiagramm und
Fig. 5 eine Bremsanlage mit einem im Betätigungsweg des Bremsventils angeordneten
Schaltventil.
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In Fig. 1 ist die Anlage auf dem Zugfahrzeug dargestellt. Von einem
Kompressor 1 gelangt Druckluft über einen Druckregler 2 in einen Druckluftvorratsbehälter
3. Ein Anhängersteuerventil 4 ist an den Druckluftbehälter über die Leitung 5 zwecks
Versorgung mit Vorratsdruckluft angeschlossen. Eine weitere Leitung 6 führt zu einem
Anschluß 7. Schließlich zweigt von dem Druckluftvorratsbehälter 3 noch eine zum
Anhänger führende Vorratsleitung 8 ab. Das hydraulische Bremsventil 9 ist nur schematisch
mit seinem Bremshebel und einem Hauptzylinder dargestellt. Von diesem führt eine
hydraulische Leitung 10 zu Betriebsbremszylindern 11 auf dem Zugfahrzeug und andererseits
zu einem weiteren Anschluß 12 an dem Anhängersteuerventil 4.
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Das Anhängersteuerventil 4 besitzt ein mehrteiliges Gehäuse 13, in
welchem ein Betätigungskolben 14 gleitend verschiebbar und abgedichtet gelagert
ist. Dieser Betätigungskolben 14 ist als Stufenkolben ausgebildet und besitzt die
beiden Wirkflächen 15 und 16. An die Wirkfläche 15 grenzt eine Steuerkammer 17 an,
in die über die im Gehäuse 1 fortgesetzte Leitung 6 Druckluft aus dem Druckluftvorratsbehälter
3 gelangen kann. In diese Leitung 6 ist ein Magnetventil 18 mit Entlüftung 19 eingeschaltet,
wobei aus dem Material des Gehäuses 13 ein Durchlaßsitz 20 gebildet ist. Dieser
Durchlaßsitz 20 wird von dem Magnetventil in nicht erregter Stellung abgeschlossen,
so daß die Steuerkammer 17 über die Entlüftung 19 mit der Atmosphäre verbunden ist.
Im Anlegeweg des Bremsventils 9 ist ein elektrischer Schalter 21 vorgesehen, der
über Leitungen 22 mit dem Magnetventil 18 verbunden ist und dieses steuert. Der
Schalter 21 ist so ausgebildet, daß er bei nicht betätigtem Bremsventil 9 den Stromkreis
der Leitungen 22 offenhält, so daß der Durchlaßsitz 20 geschlossen ist. Wird dagegen
der Hebel des Bremsventils 9 betätigt, dann schließt der Schalter 21 den Stromkreis,
so daß das Magnetventil 18 erregt wird und der Durchlaßsitz 20 vom Anker des Magnetventils
18 geöffnet wird, so daß Druckluft aus dem Druckluftvorratsbehälter 3 über die Leitung
6 in die Steuerkammer 17 gelangen kann. Es versteht sich, daß mit dem Umschalten
des Magnetventils 18 dessen Entlüftung 19 geschlossen wird.
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Benachbart zu der zweiten Wirkfläche 16 ist eine zweite Steuerkammer
23 vorgesehen, die über den Anschluß 12 mit der hydraulischen Leitung 10 in Verbindung
steht. Der Impuls des hydraulischen Bremsventils 9 wird also in der Steuerkammer
23 wirksam. Die besondere Abdichtung und Ausgestaltung des Betätigungskolbens 14
ist darauf zurückzuführen, daß an ihm zwei verschiedene Medien, nämlich einmal die
Druckluft und zum anderen das hydraulische Medium wirksam werden und eine Vermischung
dieser Medien ausgeschlossen sein muß. Im Anschluß an den Betätigungskolben 14 ist
im Gehäuse 13 des Anhängersteuerventils 4 ein Wiegekolben 24 vorgesehen, der gehäuseseitig
auf einer Rückführfeder 25 abgestützt ist. Der Wiegekolben 24 besitzt einen hohlen
Fortsatz 26, der mit einem im Gehäuse federnd aufgehängten Doppelventilkörper 27
ein Auslaßventil 26, 27 für die Entlüftung einer am Anschluß 28 angeschlossenen
Bremsleitung 29 bildet.
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Ein vorspringender Rand 30 des Gehäuses 13 bildet mit dem Doppelventilkörper
27 ein Einlaßventil 27, 30. Eine Einlaßkammer 31 steht über einen Anschluß 32 in
dauernder Verbindung mit der Leitung 5 bzw. mit dem Druckluftvorratsbehälter 3.
Der Betätigungskolben 24 grenzt an eine Wiegekammer 33 an, die mit einer Steuerkammer
34 und dem Anschluß 28 und damit der Bremsleitung 29 in dauernder Verbindung steht.
In der nicht beätigten Stellung ist das Einlaßventil 27, 30 geschlossen und das
Auslaßventil 26, 27 geöffnet, so daß die Bremsleitung 29 entlüftet ist. Am Anhängersteuerventil
4 ist ein Handbremsanschluß 35 vorgesehen, der einen Bolzen 36 mit verdicktem Kopf
37 bei Betätigung in axialer Richtung verschiebt, so daß auf diese Art und Weise
der Wiegekolben 24 gegen die Kraft der Rückführfeder 24 auch bei Betätigung der
Handbremse im Sinne des Schließens des AuslaBventils 26, 27 und Öffnen des Einlaßventils
27, 30 verschoben werden kann.
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Die Funktion der Bremsanlage ist folgende: Bei laufendem Kompressor
1 und nicht betätigter Bremsanlage steht Druckluft vor dem geschlossenen Einlaßventil
27, 30 in der Einlaßkammer 31 an. Die Steuerkammer 23 ist drucklos, ebenso die Steuerkammer
17, da der Durchlaßsitz 20 von dem Magnetventil 18 verschlossen wird, so daß hier
am Anschluß 7 nur die
Druckluft aus dem Druckluftvorratsbehälter
3 als eine unabgängige Druckquelle ansteht. Selbstverständlich wird auch die Vorratsleitung
8 mit Druckluft versorgt.
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Wird nun eine Bremsung im Zugfahrzeug ausgelöst, also der Hebel des
Bremsventils 9 betätigt, so wird der Schalter 21 während der Zurücklegung des Anlegewegs
geschlossen, noch bevor im Hauptzylinder des Bremsventils 9 ein hydraulischer Druck
aufgebaut werden kann. Durch dieses elektrische Signal wird das Magnetventil 18
umgesteuert, so daß der Durchpaßsitz 20 geöffnet und die Entlüftung 19 geschlossen
wird.
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Damit gelangt Druckluft über die Leitung 6 in die Steuerkammer 17
und somit auf die Wirkfläche 15. Der Betätigungskolben 14 wird somit verschoben
und verschiebt den anliegenden Wiegekolben 24 derart, daß das Auslaßventil 26, 27
geschlossen und nachfolgend das Einlaßventil 27, 30 geöffnet wird. Die in der Einlaßkammer
31 anstehende Druckluft wird über den Anschluß 28 in die Bremsleitung 29 als Steuer
impuls für die Bremsung auf dem mitgeführten Anhänger ausgesteuert. Es ergibt sich
eine Abschlußstellung, in der durch die Auswiegung des Wiegekolbens 24 sowohl das
Auslaßventil 26, 27 als auch das Einlaßventil 27, 30 geschlossen ist. Damit wird
eine Anhängerbremsung ausgelöst, und zwar in dem Maße, wie es dem tJbersetzungsverhältnis
der Wirkfläche 15 zu der Wirkfläche des Wiegekolbens 24 in der Wiegekanmer 33 entspricht.
Der Anhänger wird voreilend gebremst. Dies ist aus dem Diagramm der Fig. 2 ersichtlich,
wo die Voreilung 38 eingezeichnet ist. Die Linie 39 gibt den insgesamt ausgesteuerten
Druck in der Bremsleitung 29 wieder. Man sieht, daß die hydraulische Bremsung des
Zugfahrzeuges während der Voreilung 38 noch nicht eingesetzt hat. Wird aber dann
der Anlegeweg im Bremsventil 9 beendet, so daß sich der hydraulische Druck im Hauptzylinder
des Bremsventils 9 aufbauen kann, dann setzt auch die Bremsung des Zugfahrzeuges
an den Betriebsbremszylindern 11 ein. Gleichzeitig gelangt ein Steuerimpuls über
den Anschluß 12 in die Steuerkammer 23, so daß der Betätigungskolben 14 zusätzlich
hydraulisch belastet wird. Zu diesem Zeitpunkt
wirkt sich auch
dieser Steuer impuls in einem ausgesteuerten Druck gemäß der Linie 40 in Fig. 2
zusätzlich aus. Die Voreilung ist beendet. Man sieht, daß die Linien 39 und 40 parallel
zueinander verlaufen, d. h. infolge der Ausbildung des Betätigungskolbens 14 als
Stufenkolben hat die an sich die Steuerimpulse auf den beiden Wirkflächen 15 und
16 zu dem insgesamt über die Bremsleitung 29 ausgesteuerten Druck.
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Die in Fig. 3 dargestellte Bremsanlage entspricht in wesentlichen
Teilen dem Aufbau der Anordnung der Bremsanlage gemäß Fig. 1, so daß hier übereinstimmende
Bezugszeichen benutzt sind.
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Statt eines einzigen Betätigungskolbens 14 sind hier zwei Betätigungskolben
14, 14' koaxial hintereinander in der gezeigten Weise im Gehäuse 13 des Anhängersteuerventils
4 angeordnet.
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Als unabhängige Druckquelle ist hier eine hydraulische Pumpe 41 vorgesehen,
die über eine Leitung 42 einen hydraulischen Speicher 43 auflädt. Von der Leitung
42 zweigt die Leitung 6 ab, in der das Magnetventil 18 vorgesehen ist. Das Magnetventil
18 besitzt keine Entlüftung 19, sondern ist an eine Rücklaufleitung 44 angeschlossen,
die zu einem Reservoir 45 auf der Saugseite der Pumpe 41 führt. Der Betätigungskolben
14' weist auf seiner dem Betätigungskolben 14 zugekehrten Seite eine Wirkfläche
46 auf.
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Die Wirkflächen 15, 16, 46 können auch unterschiedlich groß gestaltet
werden und aufeinander abgestimmt werden, um besondere Wirkungen zu erreichen. Wenn
die Betätigungskolben 14 und 14' mit gleich großen Wirkflächen ausgestattet sind,
wie dargestellt, ist es gleichgültig, ob die Leitungen 6 und 10 an den Anschlüssen
7 und 12 oder umgekehrt angeschlossen sind; es wird am Anhängersteuerventil 4 immer
ein solcher Druck ausgesteuert, der dem höchsten Druck in einer der beiden Leitungen
6 oder 12 entspricht. Der Betätigungskolben 14' kann auch als Stufenkolben ausgebilden
werden, d. h. mit ungleich großen Wirkflächen 16 und 46 versehen sein. Hierdurch
ist es möglich, die Linie 39 (Fig. 4) in die Linie 40 unter Bildung eines Knickpunktes
47 einlaufen zu lassen, um auf diese Art und Weise den Verlauf der Anhängerbremsung
zu beeinflussen bzw. relativ zu der hydraulischen Bremsung
des
Zugfahrzeuges abzustimmen. Durch die Änderung der Geometrie kann auch der Knickpunkt
47 verschoben werden.
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Die in Fig. 5 dargestellte Bremsanlage stimmt weitgehend mit Bremsanlage
gemäß Fig. 1 überein. Anstelle des elektrischen Schalters 21 und des Magnetventils
18 ist hier jedoch ein Schaltventil 48 mit zugehörigem Betätigungsglied 49 im Anlegeweg
des Bremsventils 9 angeordnet. Das Schaltventil 48 ist auch hier in die Leitung
6 eingeschaltet, die von der Vorratsleitung 8 ausgehend bzw. vom Druckluftvorratsbehälter
3 zum Eingang des Schaltventils 48 führt und sich dann in Richtung auf den Anschluß
7 an dem Anhängersteuerventil fortsetzt. Die damit erreichbare Funktion ist die
gleiche wie bei der Bremsanlage nach Fig. 1, Selbstverständlich ist es auch möglich,
das Schaltventil 48 von einer vom Bremsventil uabhängigen Druckquelle hydraulisch
zu versorgen, ähnlich wie dies am Beispiel der Fig. 3 deutlich wurde.
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Bezugszeichenliste: 1 = Kompressor 2 = Druckregler 3 = Druckluftvorratsbehälter
4 = Anhängersteuerventil 5 = Leitung 6 = Leitung 7 = Anschluß 8 = Vorratsleitung
9 = Bremsventil 10 = Leitung 11 = Betriebsbremszylinder 12 = Anschluß 13 = Gehäuse
14 = Betätigungskolben 15 = Wirkfläche 16 = Wirkfläche 1 7 = Steuerkammer 18 = Magnetventil
19 = Entlüftung 20 = Durchlaßsitz 21 = Schalter 22 = Leitungen 23 = Steuerkammer
24 = Wiegekolben 25 = Rückführfeder 26 = Fortsatz 27 = Doppelventilkörper 28 = Anschluß
29 = Bremsleitung 30 = Rand 31 = Einlaßkammer 32 = Anschluß 33 = Wiegekammer 34
= Steuerkammer 35 = Handbremsanschluß 36 = Bolzen 37 = Kopf 38 = Voreilung 39 =
Lin-ie 40 = Linie 41 = Pumpe 42 = Leitung 43 = Speicher 44 = Rücklaufleitung 45
= Reservoir 46 = Wirkfläche 47 = Knickpunkt 48 = Schaltventil 49 = Betätigungsglied