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Druckluftbremse mit Druckübersetzer Die Erfindung bezieht sich auf
Druckluftbremsen, bei welchen ein Druckübersetzer, überwacht ,vom Steuerventil,
zwischen Luftbehälter und Bremszylinder eingeschaltet ist. Dieser Druckübersetzer
steuert den Bremszylinderdruck entsprechend dem an ihm eingestellten Übersetzungsverhältnis,
welches seinerseits z. B. in Abhängigkeit von der Belastung des abzubremsenden Fahrzeuges
bestimmt wird. Dabei bestand bisher die Gefahr, daß bei niedrigem, dem leeren Fahrzeug
entsprechenden übersetzungsverhältnis der dem Bremszylinder zum Anlegen der Bremsklötze
zugeteilte Mindestdruck so weit herabgesetzt wird, daß er zur Betätigung des Bremsgestänges
nicht ausreicht. Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen die Bremssicherheit gefährdenden
Nachteil zu beseitigen, und zwarwirddieseAufgabe vor allem dadurch gelöst, daß bei
Einleitung einer Bremsung die zur raschen Erreichung des Mindestbremsdruckes aus
der Hauptluftleitung entnommene, durch eine besondere Überwachungseinrichtung bemessene
Druckluftmenge zusätzlich zu der vom Druckübersetzer zugemessenen Luftmenge dem
Bremszylinder zugeführt wird.
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In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Gemäß Fig. i führt von der Hauptluftleitung i eine Abzweigung 2 zum
Raum 3 eines Steuerventils 4. Im Gehäuse dieses Steuerventils ist ein Kolben 5 verschiebbar
gelagert, welcher den Raum 3 vom Gehäuseraum 6 trennt. Der Kolben 5 steht unter
der Wirkung einer Feder 7 und betätigt sowohl einen Schieber 8 als auch ein Ventil
9, dessen Sitz sich in einem vom Gehäuseraum 3 getrennten Raum io befindet. An diesen
Raum ist eine Leitung i i angeschlossen,
welche zu einer Druckluftaufnahmekammer
12 führt. Ein Auslaß 13 aus dieser Kammer wird überwacht von einem Ventil 14, welches
durch die Kraft einer Feder 15 offen gehalten und durch Beaufschlagung eines Kolbens
16 gegen die Federkraft geschlossen wird. Der Kolben 16 wird über einen Leitungsast
17, welcher sich in einer zum Bremszylinder i9 führenden Leitung 18 fortsetzt, mit
dem Druck im Bremszylinder beaufschlagt. Ein zweiter Leitungsast 2o Bildet die vom
Ventil 14 überwachte Fortsetzung des Auslasses 13 aus der Aufnahmekammer 12. Bei
der gezeigten Lösestellung des Kolbens 5 im Steuerventil 4 ist ein Druckluftbehälter
21 über die Leitung 22, die Nut 23 im Steuerventilgehäuse und die Leitung 2 mit
der Hauptluftleitung i verbunden. Vom Behälter 21 führt eine Leitung 24 zum Druckübersetzer
25. In diesem Druckübersetzer ist ein Doppelventil vorgesehen, dessen Teil
26 in der gelösten Stellung der Bremse auf seinem Sitz 27 aufliegt und dadurch
die Leitung 24 von der Leitung 28 trennt. Das Teil 29 des Doppelventils ist dagegen
von seinem Sitz 3o abgehoben, wodurch der Bremszylinder i9 über die Leitung 28,
den Kanal 31 und den Auslaß 32 des Druckübersetzers ins Freie entlüftet ist. Der
den Kanal 31 enthaltende Körper 33 trägt einen Kolben 34, welcher den Raum 35 von
dem ins Freie sich öffnenden Raum 36 des Druckübersetzers trennt. Das Teil 33 mit
dem Kolben 34 stützt sich auf einen Hebel 37 ab, welcher bei 38 am Gehäuse des Druckübersetzers
schwenkbar gelagert ist. Ein zweiter solcher Hebel 39 ist bei 40 schwenkbar gelagert,
und zwischen beide Hebel ist ein Übertragungsglied 41 eingeschaltet, welches z.
B. in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrzeugbelastung eingestellt wird. Die Stellung
des Gliedes 41 bestimmt das Übersetzungsverhältnis zwischen der Kraft des Kolbens
42 und der Gegenkraft auf den Kolben 34. Der Kolben 42 erhält seine Beaufschlagung
über die Leitung 43, in welche ein Dämpfungsraum 44 eingeschaltet ist. Die Leitung
43 endet am Steuerventil 4, wo sie mittels des Schiebers 8 entweder über die Leitung
45 ins Freie entlüftet wird (gezeigte Stellung) oder unter Absperrung dieser Entlüftung
aus dem Behälter 21 gefüllt wird.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Im gelösten
Zustand der Bremse herrscht in der Hauptluftleitung i, in den über die Nut 23 verbundenen
Räumen 3 und 6 des Steuerventils und im Behälter 21 der gleiche, durch einen nicht
dargestellten Druckregler zugelassene Höchstdruck. Wird nun zwecks Einleitung einer
Bremsung der Druck in der Hauptluftleitung i verringert, so entsteht ein Überdruck
im Raum 6 gegenüber dem Raum 3 mit der Folge, daß sich der Kolben 5 gegen die Feder
7 in Pfeilrichtung bewegt. Dabei wird die Füllhut 23 geschlossen, die Leitung 43
unter Abschluß des Auslasses 45 zur Belüftung aus dem Behälter 21 freigegeben und
außerdem das Ventil 9 geöffnet. Durch das Einströmen der Druckluft in die Leitung
43 wird, entsprechend gedämpft durch den Behälter 44, der Kolben 42 des Druckübersetzers
25 beaufschlagt; der Kolben 42 betätigt über den Hebel 39, das Übertragungsglied41
und den zweiten Hebel 37 das Teil 33 mit dem Kolben 34. Diese in der Zeichnung nach
oben gerichtete Bewegung der letzten beiden Glieder schließt den Ventilteller 29
und öffnet das Ventil 26. Damit kann Druckluft aus dem Behälter 21 über das
geöffnete Ventil 26 und die Leitung 28 in den Bremszylinder 19 strömen. Wenn nun
das Übertragungsglied 4i z. B. bei leerem Fahrzeug, wie gezeigt, auf einen sehr
kleinen Übersetzungswert eingestellt ist, so genügt schon ein geringer, aus dem
Zylinder i9 stammender Gegendruck auf den Kolben 34, um die Kraft des steuernden
Kolbens 42 auszugleichen und das Ventil 26 durch Abwärtsbewegung des Kolbensatzes
zu schließen. Der Mindestdruck im Bremszylinder i9 kann damit unter Umständen so
klein bleiben, daß die entstehende Kolbenkraft nicht ausreicht, die Bewegung des
Bremsgestänges bis zum Anliegen der Bremsklötze einwandfrei durchzuführen. Hier
setzt nun die erfindungsgemäße Gestaltung der Druckluftbremse ein.
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Wie schon erwähnt, wird bei Bremseinleitung auch das Ventil 9 aufgestoßen,
und zwar um die Hauptluftleitung i in die Aufnahmekammer 12 zu entlüften und damit
das Steuerventil 4 zur raschen Einsteuerung des Mindestdruckes anzuregen. Das Ventil
14 am Kammerauslaß 13 ist dabei zunächst offen, und die in die Kammer 12 einschließende
Luft strömt über dieses Ventil und die Leitung 20, i8 zum Bremszylinder. Dieser
wird also einerseits durch die vom Druckübersetzer 25 zugemessene Luft und andererseits
unter Umgehung des Druckübersetzers durch die zur Beschleunigung der Steuereinrichtungen
aus der Hauptluftleitung i abgezapfte Luft beaufschlagt. Der letztere Luftanteil
unterstützt also die Wirkung der über die Leitung 28 zuströmenden Luft, so daß auch
bei niedrigen Übersetzungsverhältnissen die Anlegebewegung gesichert ist.
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Um zu verhindern, daß der durch den Luftzuschuß über die Leitung 18
bedingte Anstieg des Bremszylinderdruckes, welcher den vom Druckübersetzer 25 zugemessenen
Mindestdruck übersteigt, bereits während der Anlegebewegung der Bremsklötze voll
auf den Kolben 34 des Druckübersetzers wirkt und diesen unter Öffnung des Entlüftungsventils
29 zu einer Abwärtsbewegung veranlaßt, ist im Raum 35 des Druckübersetzers eine
Zwischenwand 46 vorgesehen, welche eine Drosselöffnung 47 aufweist. Diese Drosselöffnung
verzögert das Wirksamwerden des Gegendruckes auf den Kolben 34 so lange, bis der
Anlegevorgang beendet ist. Mit Ablauf der Verzögerungsspanne öffnet dann das Auslaßventi129
und läßt so lange Druckluft aus dem Zylinder i9 abströmen, bis sich wieder Gleichgewicht
zwischen den Kolben 34 und 42 einstellt, womit die Abschlußstellung erreicht ist,
in welcher Ventil 29 geschlossen, Ventil 26 aber noch nicht geöffnet ist. Mit Beendigung
der Anlegebewegung überwindet der Bremszylinderdruck auch die Kraft der Feder 15,
womit das Ventil 14 geschlossen wird und nun während des ganzen weiteren Bremsvorganges
im geschlossenen Zustand verbleibt, so daß von nun ab
keine Zuschußluft
mehr in den Bremszylinder gelangt und derselbe nur die vom Druckübersetzer zugemessenen
Luftmengen erhält. Erst wenn kurz vor Vollösung der Bremse der Druck in dem sich
über den Auslaß 31, 32 entlüftenden Bremszylinder t9 wieder so weit abgesunken ist,
daß die Kraft der Feder 15 überwiegt, öffnet das Ventil 14 aufs neue und bleibt
nun offen, bis bei einer neuen Bremsung die beschriebenen Vorgänge sich wiederholen.
Bei der Öffnung des Ventils i.@ entlädt sich nun auch die bisher noch gefüllte Kammer
12 über die Leitungen 18, 28 und den Auslaß 32 am Druckübersetzer 25 ins Freie.
Der Lösevorgang an den übrigen Teilen der Bremsanlage steht mit der erfindungsgemäßen
Wirkung nicht in Zusammenhang und wird daher nicht näher beschrieben.
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In Fig.2 ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes gezeigt,
bei dem als Steuerventil ein sogenanntes Dreidruckventil 48 verwendet ist. Dasselbe
enthält ein Doppelventil, dessen Teller 49 die Beaufschlagung der Leitung 43 aus
dem Druckluftbehälter 21 über die Verbindung 5o überwacht, während der Ventilteller
51 die Entlüftung der Leitung 43 über den Kanal 52 und den Auslaß 53 steuert. Der
Kanal 52 befindet sich in einem Teil 54, welches auf einer Stange 55 sitzt, die
abgedichtet in den Raum 56 des Steuerventils 48 ragt und an ihrem unteren Ende ein
Ventil 57 trägt, das seinen Sitz im Kolben 58 hat. Dieser Kolben trennt den Raum
56 vom Raum 59, an welchen eine Vergrößerungskammer 6o angeschlossen ist. Von der
Leitung 50 zweigt eine Leitung 61 ab, über welche der Kolben 62 eines Ventils 63
mit dem Druck im Behälter 21 im Öffnungssinne des Ventils beaufschlagt wird. Das
Ventil 63 wird geschlossen durch eine Feder 64 sowie durch den im Raum 65 des Ventilgehäuses
herrschenden Druck der Hauptluftleitung i. Das Ventil 63 überwacht eine Abzweigung
66 der Hauptluftleitung i, welche nach einer weiteren überwachung durch ein Ventil
67 als Leitung 18 zum Bremszylinder i9 führt. Das Ventil 67 wird im öffnungssinne
durch die Kraft einer Feder 68 sowie durch den auf seinem Betätigungskolben 69 ruhenden
Druck der Hauptluftleitung i beeinftußt. Dieser Druck wirkt über die Leitung 7o,
an welche außerdem die Abzweigung 71 und der Raum 56 des Dreidruckventils 48 angeschlossen
sind. Der Kolben 69 wird im Schließsinn des Ventils 67 durch den Druck in den Räumen
59, 6o des Dreidruckventils beaufschlagt, welcher dem Kolben durch die Leitung 85
zugeführt wird.
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DieWirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Bei Einleitung einer
Bremsung wird wieder der Druck in der Hauptluftleitung i um einen der gewünschten
Bremsstufe entsprechenden Betrag verringert, was gleichzeitig eine Druckverringerung
im Gehäuseraum 65 des Ventils 63, im Raum 56 des Dreidruck-Ventils 48 und im Federraum
des geöffneten Ventils 67 zur Folge hat. Letztere Druckverminderung kommt vorläufig
noch nicht zur Wirkung, weil die Feder 68 das Ventil 67 gegen den steigenden Überdruck
der Räume 59, 6o noch offen hält. Die Druckverringerung im Raum 56 des Dreidruckventils
veranlaßt den Kolben 58 unter dem konstant bleibenden Druck im Raum 59, 6o zu einer
Aufwärtsbewegung, wobei als erstes das Füllventil 57 schließt, so daß der dem höchsten
Regeldruck in der Hauptluftleitung entsprechende Druck in den Räumen 59, 6o konstant
gehalten wird. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 58 wird weiter das Ventil
5i geschlossen und das Belüftungsventil 49 geöffnet. Damit strömt Druckluft durch
die Leitung 43 über den Dämpfungsraum 44 zum Kolben 42 des Druckübersetzers und
veranlaßt diesen ebenfalls zu einer Aufwärtsbewegung. Diese Bewegung wird vom Hebel
39 über das lastabhängig eingestellte Glied 41 auf den Hebel 37 und die weiteren
Teile übertragen, wodurch das Entlüftungsventil 29 schließt und das Ventil 26 öffnet,
so daß aus dem Behälter 21 durch die Leitungen 72, 28 der Zylinder i9 beaufschlagt
wird. Wenn das Glied 41 auf kleine Übersetzung eingestellt ist, wird auch in diesem
Fall der vom Druckübersetzer eingesteuerte Mindestdruck im Bremszylinder nur gering
mit der Gefahr, daß die Anlegebewegung des Bremsgestänges nicht eindeutig und sicher
genug durchgeführt wird. Diese Gefahr wird durch die über die Leitung 18 zugeführte
Unterstützungsluft beseitigt. Diese Unterstützung kommt zustande, indem bei Einleitung
einer Bremsung das Ventil 63 geöffnet wird. Nachdem das Ventil 67 zunächst ebenfalls
offen ist, schießt Druckluft aus der Hauptluftleitung i über die Ventile 63 und
67 in die Leitung 18 und von dieser weiter in den Bremszylinder i9. Die Beschränkung
dieses Luftzuschusses auf die Anlegebewegung bis zur Erreichung des Mindestdruckes
wird dadurch erzielt, daß mit Erreichen einer bestimmten Druckverringerung in der
Hauptluftleitung i und damit auch im Federraum des Ventils 67 der konstant gebliebene
höchste Regeldruck in den Räumen 59, 6o die Kraft der Feder 68 überwindet und das
Ventil 67 schließt. Das Ventil bleibt nun so lange geschlossen, bis vor Erreichung
des vollgelösten Zustandes der Bremse der Druck in der Hauptluftleitung und damit
auch im Leitungszweig 70 wieder so weit angestiegen ist, daß er zusammen
mit der Kraft der Feder 68 den Gegendruck auf den Kolben 69 überwindet und das Ventil
67 öffnet. Nachdem auch bei dem zuletzt beschriebenen Beispiel nur die zusätzliche
Einspeisung von Druckluft in den Bremszylinder zu Beginn einer Bremsung von Interesse
ist, werden die einzelnen Abschlußstellungen von Steuerventil und Druckübersetzer
sowie die Lösevorgänge nicht im einzelnen beschrieben.
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Der Druckluftbehälter 21 wird bei der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung
über die ein Rückschlagventil 73 und eine Drosselöffnung74 aufweisende Leitung 75
aus der Hauptluftleitung i nachgefüllt: Die Drosselöffnung 47 in der Zwischenwand
46 des Druckübersetzers bewirkt wieder, daß der durch die zusätzliche Unterstützung
gegenüber dem vom Druckübersetzer 25 zugemessenen Mindestdruck zu hoch anwachsende
Druck erst nach Beendigung der Anlegebewegung voll auf den Kolben 34 zur Wirkung
kommt und ihn zur Öffnung des Auslaßventils
29 veranlaßt, bis der
Druck auf das richtige Maß zurückgeführt ist.
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Die in Fig. 3 dargestellte Einrichtung unterscheidet sich von der
gemäß Fig. 2 dadurch, daß das Dreidruckventil 48 mit einem Vorsteuerventil 76 durch
eine Hilfssteuerkammer 77 steuernd verbunden ist. Das Vorsteuerventil 76 enthält
einen Kolben 78, welcher auf seiner einen Seite unter der Wirkung einer Feder 79
und dem Druck der Hauptluftleitung i und auf seiner Gegenseite unter dem Druck in
der Hilfssteuerkammer 77 steht. Der Kolben 78 betätigt außer dem bereits beim vorhergehenden
Beispiel vorgesehenen Ventil 63 ein weiteres Ventil 8o, welches die Entlüftungsleitung
81 der Hilfssteuerkammer 77 und des mit dieser über die Leitung 82 verbundenen Raumes
56 des Dreidruckventils 48 überwacht.
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Bei Einleitung einer Bremsung springt infolge des fallenden Druckes
in der Hauptluftleitung i zunächst der Kolben 78 des Vorsteuerventils 76 unter Öffnen
der Ventile 63 und 8o an. Durch die Öffnung des Ventils 8o wird die Leitung 81 freigegeben,
und es verringert sich der Druck in der Hilfssteuerkammer 77 und damit auch im Raum
56 des Dreidruckventils. Diese Störung des Gleichgewichts im Dreidruckventil veranlaßt
den Kolbensatz in demselben zu einer Aufwärtsbewegung, wodurch das Entlüftungsventil
51 geschlossen und das Ventil 49 geöffnet wird; Druckluft aus dem Behälter 21 strömt
über das letztere Ventil zum Druckübersetzer 25 und beaufschlagt dessen Kolben 42.
Damit steuert der Druckübersetzer entsprechend dem an ihm eingestellten Übersetzungsverhältnis
die Beaufschlagung des Bremszylinders ebenfalls aus dem Behälter 21 über die Leitungen
72 und 28 ein. Diese Druckluftmenge wird vermehrt durch die UnterstÜtzungsluft,
welche mit Öffnen des Ventils 63 in der bereits beschriebenen Weise über die Leitung
18 unter Umgehung des Druckübersetzers zum Bremszylinder i9 gelangt. Alle übrigen,
im Zusammenhang mit der Erfindung interessierenden Vorgänge sind die gleichen wie
bei den bereits beschriebenen Beispielen. Beim Lösen der Bremse geht der Kolben
78 wieder in die gezeichnete Stellung und gibt die Nut 83 frei, über welche bei
geschlossenem Ventil 8o der Behälter 77 und der Raum 56 des Dreidruckventils 48
mit Luft aus der Hauptluftleitung i wieder aufgefüllt wird. Auch bei dem zuletzt
beschriebenen Beispiel ist kurz vor der Vollösung der Bremse der Druck in der Hauptluftleitung
und damit auch in den übrigen mit dieser verbundenen Räumen und Leitungen wieder
so weit angestiegen, daß praktisch Druckgleichheit zu beiden Seiten des Kolbens
69 herrscht und die Feder 68 das Ventil 67 wieder öffnet.