DE4418484C2

DE4418484C2 - Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung für Druckluft-Bremsanlagen von Nutzfahrzeugen

Info

Publication number: DE4418484C2
Application number: DE19944418484
Authority: DE
Inventors: Aloys Schnaeker
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 1994-05-27
Filing date: 1994-05-27
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2014-05-28
Also published as: DE4418484A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer lastabhängigen Bremskraft- Regeleinrichtung nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Es ist schon eine solche Bremskraft-Regeleinrichtung bekannt (DE 33 44 838 A1), bei welcher der Steuerdruck gegebenenfalls beladungsabhängig reduziert einer vom Relaiskolben begrenzten Reaktionskammer zugeführt wird, um das Relaisventil in bekannter Weise zu steuern. Bei der bekannten Ausführungsform beaufschlagt der Steuerdruck aber auch einen federbelasteten Stufenkolben, der den Einlaßventilsitz des Relaisventils trägt. Hier bewirkt der Steuerdruck ab einem vorbestimmten Wert einen deutlich steileren Kennlinienanstieg. Hierdurch soll in Notsituationen der Vorratsdruck zu den Bremszylindern aussteuerbar sein.

Aufgabe und Lösung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung zu schaffen, bei welcher der Arbeitsdruck zum Bremszylinder zur Beeinflussung des Belagverschleißes an Radbremsen verändert werden kann. Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Bremskraft- Regeleinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Bremskraft-Regeleinrichtung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat den Vorteil, daß der Schließkörper des Relaisventils mit geringem Schaltungsaufwand entweder durch Beaufschlagung der Wirkfläche mit Arbeitsdruck druckentlastet wird, so daß die Aussteuerung des Arbeitsdrucks zum Bremszylinder oder zu den angeschlossenen Bremszylindern entsprechend der lastabhängigen Einstellung der Regeleinrichtung erfolgt, oder mit Vorratsdruck beaufschlagt werden kann, um die Öffnungskraft am Einlaßventil des Relaisventils und damit dessen Ansprechdruck zu erhöhen. Dies hat zur Folge, daß der Arbeitsdruck unterhalb der Höhe des Vorratsdrucks eine Druckminderung erfährt, was zur Verschleißminderung an der Radbremse bzw. den Radbremsen des Fahrzeugs genutzt werden kann, welche ihren Arbeitsdruck von der Bremskraft- Regeleinrichtung erhalten.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Bremskraft-Regeleinrichtung möglich.

Die im Anspruch 2 gekennzeichnete Ausgestaltung der Erfindung hat den Vorteil, daß das Umschaltventil nur in den gegenüber der Gesamtbetriebsdauer des Fahrzeugs kurzen Bremszeiten zum Zwecke der Verschleißminderung strombeaufschlagt wird, in der übrigen Zeit dagegen nicht angesteuert ist. Außerdem ist die Verwendung eines Magnetventils vorteilhaft, weil nur geringe Luftmengen gesteuert werden müssen.

Die im Anspruch 3 angegebene Weiterbildung der Erfindung ist von Vorteil, wenn bei der überwiegenden Zahl der Bremsungen eine Verschleißminderung bezweckt sein soll.

Mit der im Anspruch 4 angegebenen Maßnahme werden Vorteile hinsichtlich einer einfachen Leitungsführung innerhalb der Bremskraft-Regeleinrichtung erzielt.

Die im Anspruch 5 beschriebene Ausgestaltung der Erfindung gibt einen zweckmäßigen Aufbau für das Umschaltventil wieder.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch eine Druckluft-Bremsanlage mit einer geschnitten gezeichneten lastabhängigen Bremskraft-Regeleinrichtung mit einem in dessen Gehäuse angeordneten Relaisventil sowie mit einem als Schaltsymbol wiedergegebenen Umschaltventil, Fig. 2 ein Diagramm des ausgangsseitigen Arbeitsdruckverlaufs am Relaisventil in Abhängigkeit vom lastabhängig eingestellten Steuerdruck auf den Relaiskolben und Fig. 3 einen Längsschnitt durch das Umschaltventil.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Eine in Fig. 1 sehr vereinfacht wiedergegebene Druckluft- Bremsanlage 10 für Nutzfahrzeuge weist einen Druckluft- Vorratsbehälter 11, ein Bremsventil 12 als Steuerdruckgeber, eine lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung 13 (nachfolgend als ALB-Regler = automatisch lastabhängiger Bremskraft-Regler bezeichnet), wenigstens einen Bremszylinder 14 und ein Umschaltventil 15 auf. Das Bremsventil 12 ist eingangsseitig an dem Vorratsbehälter 11 angeschlossen; ausgangsseitig ist es mit einem ersten Steueranschluß 16 des ALB-Reglers 13 verbunden. Der ALB- Regler 13 ist an einem Vorratsanschluß 17 mit dem Vorratsbehälter 11 verbunden. An einen Arbeitsanschluß 18 des ALB-Reglers 13 ist der Bremszylinder 14 angeschlossen. Es ist außerdem eine Leitungsverbindung 19 zwischen dem Vorratsanschluß 17 des ALB-Reglers 13 und einem Eingang 20 des als 3/2-Wegeventil ausgebildeten Umschaltventils 15 vorgesehen. Eine Leitung 21 verbindet den zweiten Eingang 22 des Umschaltventils 15 mit dem Arbeitsanschluß 18 des ALB- Reglers 13. Ein Ausgang 23 des Umschaltventils 15 ist durch eine Leitungsverbindung 24 mit einem zweiten Steueranschluß 25 des ALB-Reglers 13 verbunden.

Der ALB-Regler 13 ist, abgesehen von der erfindungsgemäßen Ausgestaltung, grundsätzlich aus der eingangs erwähnten Veröffentlichung bekannt und wird daher nachfolgend nur kurz beschrieben. Der ALB-Regler 13 hat ein zweiteiliges Gehäuse 28 bestehend aus einem Oberteil 29 und einem Unterteil 30. Im Gehäuseoberteil 29 befinden sich ein Vorsteuerventil 31 und ein Regelventil 32. Das Vorsteuerventil 31 bestimmt bei einer Bremsbetätigung den Ansprechdruck des Regelventils 32. Dieses ist wiederum von einer im Gehäuseunterteil 30 gelagerten Kurvenscheibe 33 in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Fahrzeugs mittels eines Stößels 34 steuerbar. Das Regelventil 32 ist ein Doppelsitzventil mit einem dem vom Bremsventil 12 herangeführten Steuerdruck unterworfenen Steuerkolben 35. Gegen eine Reaktionskammer 36 ist der Steuerkolben 35 mit einer von der Stellung der Kurvenscheibe 33 abhängigen, eine einstellbare Wirkfläche 37 bildenden Membran 38 verbunden. Das Regelventil 32 vermindert bei einer Bremsbetätigung den herangeführten Steuerdruck bei teilbeladenem oder leerem Fahrzeug, so daß in der Reaktionskammer 35 ein lastabhängiger Druck wirksam wird.

Im Gehäuseunterteil 30 ist ein Relaisventil 40 aufgenommen. Das Relaisventil 40 besitzt einen längsverschiebbaren Relaiskolben 41, welcher einerseits die Reaktionskammer 36 und andererseits eine mit dem Arbeitsanschluß 18 in Verbindung stehende Arbeitskammer 42 trennt. Der Relaiskolben 41 trägt unterseitig einen Hohlstößel 43 mit dem Auslaßventilsitz 44 eines Doppelsitzventils 45. Dessen Einlaßventilsitz 46 ist am Gehäuseunterteil 30 ausgebildet. Im Gehäuseunterteil 30 ist gleichachsig zum Relaiskolben 41 ein Schließglied 47 des Doppelsitzventils 45 aufgenommen. Dieses ist mit einem hohlzylindrischen Führungsteil 48 längsverschiebbar abgedichtet zwischen einem Führungsring 49 und einer Führungshülse 50 des Gehäuses 28 geführt. In der gezeichneten Stellung des Doppelsitzventils 45 sperrt das mit einer vorgespannten Schließfeder 51 am Einlaßventilsitz 46 abgestützte Schließglied 47 eine Vorratskammer 52 ab, welche mit dem Vorratsanschluß 17 in Verbindung steht. Ventilsitzabgewandt hat das Schließglied 47 eine an seiner freien Stirnseite gelegene Wirkfläche 53 in einer Größe, welche der zwischen dem Auslaßventilsitz 44 und dem Einlaßventilsitz 46 gelegenen Ringfläche des Schließgliedes 47 entspricht. Die Wirkfläche 53 des Schließgliedes 47 befindet sich in einer zweiten Steuerkammer 54 des Relaisventils 40, welche durch eine Bohrung 55 des Gehäuseunterteils 30 mit dem zweiten Steueranschluß 25 in Verbindung steht. Schließlich ist der ALB-Regler 13 am Gehäuseunterteil 30 noch mit einem zur Atmosphäre führenden Schalldämpfer 56 versehen.

Das Relaisventil 40 im ALB-Regler 13 hat folgende Wirkungsweise:
Bei Beaufschlagung des Relaiskolbens 41 mit vom entfernt angeordneten Bremsventil 12 ausgesteuerten und vom Regelventil 32 lastabhängig eingestellten Steuerdruck in der Reaktionskammer 36 öffnet der am Schließglied 47 angreifende Hohlstößel 43 des Relaiskolben 41 das vom Einlaßventilsitz 46 und Schließglied 47 gebildete Einlaßventil 46, 47 des Doppelsitzventils 45, so daß die Verbindung zwischen der Vorratskammer 52 und der Arbeitskammer 42 geöffnet wird und Arbeitsdruck zum Bremszylinder 14 gelangt. Sobald der Steuerdruck in der Reaktionskammer 36 und der Arbeitsdruck in der Arbeitskammer 42 Kräftegleichgewicht am Relaiskolben 41 hervorrufen, kehrt dieser in die gezeichnete Stellung zurück, in welcher das Einlaßventil 46, 47 seine Schließstellung einnimmt. Eine Verminderung des Steuerdrucks in der Reaktionskammer 36 bewirkt ein Abheben des am Relaiskolben 41 befindlichen Auslaßventilsitzes 44 vom Schließglied 47. Das somit geöffnete Auslaßventil 44, 47 des Doppelsitzventils 45 bewirkt ein Abströmen von Druckluft aus dem Bremszylinder 14 und der Arbeitskammer 42 durch den Schalldämpfer 56 zur Atmosphäre. Sobald wieder Kräftegleichgewicht am Relaiskolben 41 erzielt ist, nehmen das Einlaßventil 46, 47 und das Auslaßventil 44, 47 des Doppelsitzventils 45 ihre Schließstellung ein. Bei Reduzierung des Steuerdrucks in der Reaktionskammer 36 auf Null nimmt das Auslaßventil 44, 47 seine Offenstellung ein, so daß eine Entlastung des Bremszylinders 14 vom Arbeitsdruck erfolgt.

Während der vorbeschriebenen Arbeitsweise des Relaisventils 40 hat das Umschaltventil 15 seine federbetätigte Grundstellung eingenommen, in welcher der Eingang 22 mit dem Ausgang 23 verbunden ist. Der in der Arbeitskammer 42 herrschende Arbeitsdruck gelangt daher auch in die zweite Steuerkammer 54 des Relaisventils 40 und beaufschlagt die Wirkfläche 53 des Schließgliedes 47 mit der Folge, daß dieses druckentlastet ist.

Aus vielfachen Gründen werden die Radbremsen des Nutzfahrzeuges unterschiedlich beansprucht, was ungleichmäßigen Verschleiß der Bremsbeläge zur Folge hat. Um den Verschleiß an der dem Bremszylinder 14 zugeordneten Radbremse oder an mehreren, Bremszylindern 14 zugeordneten Radbremsen gegenüber weiteren, dem ALB-Regler 13 nicht nachgeordneten Radbremsen des Nutzfahrzeugs zu verringern, wird das Umschaltventil 15 in seine elektromagnetbetätigte Arbeitsstellung geschaltet, in welcher der Eingang 20 mit dem Ausgang 23 verbunden ist. Hierdurch ist nun die Leitungsverbindung 19, 24 für Vorratsdruck durchgängig, so daß dieser in der zweiten Steuerkammer 54 die Wirkfläche 53 des Schließgliedes 47 beaufschlagt. Dies hat bei einer Bremsung eine Erhöhung der Öffnungskraft des Einlaßventils 46, 47 am Relaisventil 40 zur Folge. Dementsprechend tritt eine Verringerung des zum Bremszylinder 14 ausgesteuerten Arbeitsdrucks gegenüber der Arbeitsweise mit seine Grundstellung einnehmendem Umschaltventil 15 ein.

Die Abhängigkeit des Arbeitsdruckes p_II in Abhängigkeit vom lastabhängig eingestellten Steuerdruck p_I in der Reaktionskammer 36 des Relaisventils 40 gibt das Diagramm in Fig. 2 wieder. Die parallel zur gestrichtelt gezeichneten 45°-Linie unterhalb dieser verlaufende Kennlinie A stellt die Druckverhältnisse dar, wenn, wie vorbeschrieben, das Umschaltventil 15 seine Grundstellung einnimmt und das Schließglied 47 druckentlastet ist. Die Kennlinie B zeigt dagegen den Arbeitsdruck p_II in Abhängigkeit vom Steuerdruck wenn das Umschaltventil 15 seine Arbeitsstellung p_I, einnimmt und der Vorratsdruck auf der Wirkfläche 53 des Schließgliedes 47 lastet. Aus dem Verlauf der beiden Kennlinien A und B ist deutlich erkennbar, daß unterhalb der Vorratsdruckhöhe der Arbeitsdruck bei seine Arbeitsstellung einnehmendem Umschaltventil 15 eine deutliche Minderung erfährt. Die Minderung des Arbeitsdruckes ist im unteren Druckbereich, in dem die häufigsten Bremsungen erfolgen, besonders wirksam. Sie verringert sich stetig bis in den Bereich der Vollbremsung, in dem der ausgesteuerte Arbeitsdruck gleich dem Vorratsdruck ist.

Das Schalten des Umschaltventils 15 in die elektromagnetbetätigte Arbeitsstellung erfolgt nur während Bremsungen, bei denen eine Verschleißminderung erzielt werden soll. Das Schalten des Ventils kann beispielsweise durch einen Bremslichtschalter ausgelöst werden. In Betriebszeiten ohne Bremsung und ohne bezweckter Verschleißminderung nimmt das Umschaltventil 15 seine federbetätigte Grundstellung ein, ist also stromlos.

Abweichend hiervon kann in der stromlosen Stellung des Umschaltventils 15 aber auch der Vorratsdruck führende Eingang 20 mit dem Ausgang 23 verbunden sein, so daß in dieser Ventilstellung bei Bremsungen eine Verschleißminderung wirksam wird. Das Umschaltventil 15 wird nur dann bei Bremsungen strombeaufschlagt, wenn keine Verschleißminderung bezweckt ist. In diesem Fall ist der Eingang 20 geschlossen, und der Arbeitsdruck wird an der Wirkfläche 53 des Schließgliedes 47 wirksam. Das Umschaltventil 15 kann, wie in Fig. 1 dargestellt, außerhalb des ALB-Reglers 13 angeordnet und durch Rohrleitungen angeschlossen sein. Es kann aber auch in das Gehäuse 28 des ALB-Reglers 13 eingebaut sein. Ein Ausführungsbeispiel für ein getrennt vom ALB-Regler 13 angeordnetes Umschaltventil 15 ist in Fig. 3 wiedergegeben.

Das Umschaltventil 15 hat ein zweiteiliges Gehäuse 60, in dem ein Sitzventil 61 und als dessen Betätigungsmittel eine Magnetspule 62 mit einem von einer Rückstellfeder 63 belasteten Anker 64 aufgenommen sind. Das Sitzventil 61 hat ein gegen eine Schließfeder 65 längsbewegbares Schließglied 66 mit einer Längsbohrung 67. Das Schließglied 66 ist an einem gehäusefesten Ventilsitz 68 abgestützt. Das Gehäuse 60 ist ferner mit drei Anschlußstutzen 69, 70 und 71 versehen. Der Anschlußstutzen 69 bildet den ersten Eingang 20, der Anschlußstutzen 70 den zweiten Eingang 22 und der Anschlußstutzen 71 den Ausgang 23 des Umschaltventils 15 nach Fig. 1. Der erste Eingang 20 steht schließgliedseitig und der Ausgang 23 ventilsitzseitig mit dem Sitzventil 61 in Verbindung.

In der nichtbetätigten, also stromlosen Stellung des Sitzventils 61 greift das Schließglied 66 unter der Wirkung der Schließfeder 65 am Ventilsitz 68 an. Damit ist in Übereinstimmung mit dem Schaltsymbol des Umschaltventils 15 nach Fig. 1 der erste Eingang 20 abgesperrt. Der zweite Eingang 22 des Umschaltventils 15 steht dagegen durch die Längsbohrung 67 des Schließgliedes 66 mit dem Ausgang 23 in Verbindung. Bei erregter Magnetspule 62, also in der Arbeitsstellung des Umschaltventils 15, ist das Schließglied 66 durch den Anker 64 vom Ventilsitz 68 abgehoben. Dabei hält der Anker 66 die Längsbohrung 67 im Schließglied 66 geschlossen. Der erste Eingang 20 ist durch das offene Sitzventil 61 mit dem Ausgang 23 verbunden.

Claims

1. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung (13) für Druckluft-Bremsanlagen von Nutzfahrzeugen, mit den folgenden Merkmalen:

- im Gehäuse (28) der Regeleinrichtung (13) ist ein Relaisventil (40) mit einem Einlaßventil (46, 47) vorgesehen, über welches bei Beaufschlagung eines Steueranschlusses (16) mit von einem Bremsventil (12) herangeführtem, lastabhängig eingestelltem Steuerdruck ein Vorratsanschluß (17) mit wenigstens einem Arbeitsanschluß (18) verbunden wird, an den wenigstens ein Bremszylinder (14) angeschlossen ist,
- es ist ein Auslaßventil (44, 47) vorgesehen, über welches der Arbeitsanschluß (18) mit der Atmosphäre verbindbar ist,
- ein dem Einlaßventil (46, 47) und dem Auslaßventil (44, 47) zugeordnetes Schließglied (47) mit einer ventilsitzabgewandten Wirkfläche (53) ist von einem Relaiskolben (41) betätigbar, der in Öffnungsrichtung des Einlaßventils und in Schließrichtung des Auslaßventils vom lastabhängig eingestellten Steuerdruck sowie in Schließrichtung des Einlaßventils und in Öffnungsrichtung des Auslaßventils von dem Arbeitsdruck in einer mit dem Arbeitsanschluß (18) verbundenen Arbeitskammer (42) beaufschlagt ist,

gekennzeichnet durch die weiteren Merkmale:

- es ist eine Leitungsverbindung (19, 21, 24) zwischen dem Arbeitsanschluß (18) sowie dem Vorratsanschluß (17) und der Wirkfläche (53) des Schließgliedes (47) vorgesehen,
- in der Leitungsverbindung (19, 21, 24) befindet sich ein Umschaltventil (15), dessen einer Eingang (20) mit Vorratsdruck und dessen anderer Eingang (22) mit Arbeitsdruck beaufschlagbar ist und dessen Ausgang (23) mit der Wirkfläche (53) in Verbindung steht.

2. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (15) ein elektromagnetbetätigtes 3/2-Wegeventil ist, das stromlos den Arbeitsdruck führenden Eingang (22) und bestromt den Vorratsdruck führenden Eingang (20) mit dem Ausgang verbindet.

3. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (15) ein elektromagnetbetätigtes 3/2-Wegeventil ist, das stromlos den Vorratsdruck führenden Eingang (20) und bestromt den Arbeitsdruck führenden Eingang (22) mit dem Ausgang (23) verbindet.

4. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (15) im Gehäuse (28) der Regeleinrichtung (13) angeordnet ist.

5. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Merkmale:

- das Umschaltventil weist ein Sitzventil (61) mit einem Ventilsitz (68) und einem an diesen federbelastet angreifenden Schließglied (66) auf,
- das Sitzventil (61) steht schließgliedseitig mit dem Vorratsdruck führenden Eingang (20; Anschlußstutzen 69) und ventilsitzseitig mit dem Ausgang (23; Anschlußstutzen 71) in Verbindung,
- das Schließglied (66) ist mit einer Längsbohrung (67) längsdurchströmbar ausgebildet und steht mit dem Arbeitsdruck führenden Eingang (22; Anschlußstutzen 70) in Verbindung,
- elektromagnetbetätigt ist das Schließglied (66) vom Ventilsitz (68) abgehoben, wobei die Längsbohrung (67) abgesperrt ist.