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Durch Preßluft betätigte Bremseinrichtung für Anhänger Die Erfindung
bezieht sich auf eine durch Preßluft betätigte Bremseinrichtung für Anhänger mit
Ventilen, die einen oder mehrere Schließkörper für den Ein- und Auslaß der Druckluft
enthalten.
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Bei den. bekannten Einrichtungen. dieser Art muß der Fahrer, um eine
bestimmte Bremsung zu erziel-en, das Pedal in einer festen Stellung unveränderlich,
halten, wenn er eine unstabile Bremsung des Anhängers vermeiden will. Schon: geringfügige
Winkelbewegungen des Bremspedals, die abwechselnde Öffnungen und Schließungen der
Aus-und Einlässe der Ventile hervorrufen, ergeben störende Druckschwankungen und
rufen eine selche Instabilität der Bremsung hervor. Die Erfindung bezweckt, diese
Nachteile zu vermeiden, und besteht darin, daß Öffnen und Schließen des Aus- und
Einlasses jedes Ventils nicht unmittelbar, sondern mit einer gewissen Verzögerung
aufeinanderfolgen, die durch ein entsprechendes Spiel zwischen den Betätigungsgliedern,
und den Schließkörpern erzielt wird.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungs= beispiele der Erfindung
dargestellt.
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Fig. i zeigt eine. Bremsanordnung für Anhänger in ihren Grundzügen;
Fig.2 ist ein Längsschnitt durch ein kraftbetätigtes Ventil nach der Erfindung;
Fig. 3 ist ein Querschnitt durch das Ventil der Fig. 2;
Fig. q.
zeigt einen Teil der Fig. 2 in einer anderen Stellung der Schließkörper; Fig. 5
zeigt im Schnitt ein druckbetätigtes Ventil nach der Erfindung; Fig.6 ist eine Ansicht
wie Fig. 5, jedoch bei einer anderen Stellung der Schließkörper.
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Wie in Fig. i dargestellt, sind bei der Bremseinrichtung nach der
Erfindung auf dem Zugwagen folgende Teile angeordnet: Ein Luftkompressor io, der
einen Hauptbehälter i i speist, und zwar über eine Leitung 12, in die ein Ölabscheidier
13 und ein Druckregler 14 eingeschaltet sind. Ein kraftbetätigtes Ventil 15, das
durch ein Bremspedal 16' betätigt wird, ist einerseits mit dem Hauptbehälter i.i
und andererseits mit einer Steuerleitung 17 verbunden, in die ein Abschlußhahn i8
eingebaut ist. Ein Schlauch i9 verbindet die Steuerleitung 17 mit dem Anhänger.
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Auf dem Anhänger ist ein Hilfsbehälter 20 vorgesehen, der einerseits
über ein Rückschlagventil an die Steuerleitung 17 und andererseits an .ein druckgesteuertes
Ventil 2-1 angeschlossen ist, das wiederum über einen Dreiwegehahn 22 mit der Steuerleitung
17 verbunden ist. Die Bremszylinder 23 und 24 des Anhängers sind über Leitungen
25 mit dem Ventil 21 verbunden.
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Wie in Fig.2 bis 4 dargestellt ist, enthält das Ventil 15 in seinem
Gehäuse einen Schließkörper 26 für den Auslaß mit einer Feder 27, einen Schließkörper
28 für den Einlaß und einen Kolben 29, der gleichzeitig den Sitz für den Schließkörper
28 bildet. Ferner ist an dem Kolben 29 ein Bolzen 3ö befestigt, der von dem gegabelten
Ende eines Hebels 32 teilweise umfaßt wird. Dieser Hebel befindet sich im Innern
des -Gehäuses des Ventils 15 und ist auf einer Welle 31 befestigt, auf der außerhalb
des Gehäuses des Ventils 15 ein Hebel 33 aufgekeilt ist, der einerseits durch eine
Rückholfeder 34 mit dem Gehäuse des Ventils 15 und andererseits. durch eine Ausgleichfeder
35 mit dem Bremspedal 16' verbunden ist. Die Buchse, durch welche die Welle 31 aus
dem Gehäuse des Ventils i5 austritt, ist abgedichtet durch -eine Dichtungsscheibe
36 aus elastischem Stoff, die unter der Einwirkung einer Feder 37 von einer Schulter
der Welle 31 an das Gehäuse gedrückt wird.
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Die Druckluft des Hauptbehälters i i (Fig. i) tritt in das Ventil
15 durch die Leitung 16 ein. An das Ventil ist ferner bei 17 die Steuerleitung angeschlossen.
Außerdem ist eine Auslaßöffnung 38 an dem Ventil vorgesehen, durch die Luft in die
freie Atmosphäre entweichen kann.
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Während der Fahrt ist bei gelösten Bremsen die Stellung der verschiedenen
Teile wie folgt: Der Schließkörper 26 wird durch die Feder 27 auf seinem Sitz gehalten,
der Auslaß ist also geschlossen. Der Kolben 29 befindet sich in einer solchen Lage,
daß der Schließkörper 28 von seinem Sitz abgehoben, also der Einlaß geöffnet ist,
wodurch eine Verbindung zwischen dem Hauptbehälter i i und der Steuerleitung 17
hergestellt ist. Die Schließkörper 26 und 28 greifen ineinander mit einem
ge-
wissen Spie13A, dessen. Bedeutung weiter unten erklärt werden wird. Unter
der W iricung Bier reger 34 wird der äußere Hebel 33 beständig nach rechts gezogen
und hält über den inneren Hebel 32 und den Bolzen 3o den Kolben 29 an einer Schulter
des Gehäuses des Ventils 15. Die Feder 35, die zur Verbindung zwischen dem Bremspedal
und -dem Ventil dient, ist derart eingestellt, daß sie auf den äußeren Hebel
33 keinen Zug ausübt.
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In dem Ventil herrscht ebenso wie in der Steuerleitung derselbe, durch
den Druck in dem Hauptbehälter bestimmte Luftdruck. Die beiden Seiten des Kolbens
29 sind also demselben Druck unterwo.rfen.
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Das Ventil arbeitet wie folgt: Wenn man auf das Bremspedal @16' drückt,
vsrird durch den Hebel 33 über den Hebel 32 und den Bolzen 3o auf den Kolben 29
ein Zug nach links ausgeübt. Auf diese Weise legt sich der Schließkörper 28 auf
seinen Sitz. Gleichzeitig wird die Verbindung zwischen den auf den beiden Seiten
des Kolbens 29 liegenden Kammern und damit die Verbindung zwischen dem Hauptbehälter
und der Steuerleitung unterbrochen.. Trotzdem herrscht noch derselbe Druck auf beiden
Seiten des Kolbens 29. Der Schließkörper 28 geht jedoch mit dem Kolben 29 mit, wenn
dieser seine Bewegung nach links fortsetzt, und nimmt nach Zurücklegen einer dem
Spiel 39 entsprechenden Strecke den Schließkörper 26 mit, wodurch die Öffnung 38
freigelegt wird. Durch das Ausströmen der Druckluft durch die Öffnung 38 entsteht
in der rechts vom Kolben 29 liegenden Kammer ein Druckabfall, und es bildet sich
eine Druckdifferenz auf den beiden Seiten des Kolbens 29 aus, die diesen nach rechts.
zu ziehen versucht. Will der Fahrer den Auslaß bei dem Schließkörper 26 geöffnet
halten, also die Bremswirkung weiter verstärken,, so muß er infolgedessen stärker
auf das Pedal treten, damit der Kolben 29 in seiner Stellung bleibt.
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Wenn dagegen der Fahrer das Bremspedal mit konstantem Druck festhält,
bewegt sich der Kolben 29 infolge der oben angegebenen Störung des Gleichgewichts
nach rechts, da die Verbindung zum Pedal elastisch, ist. Dies setzt sich fort, bis
sich der Schließkörper 26 wieder auf seinen Sitz legt und die Öffnung 38 abschließt,
wodurch die Verbindung der Steuerleitung mit der Atmosphäre unterbrochen wind. In
diesem Augenblick ist sowohl der Eimaß als auch der Auslaß vollkommen geschlossen
(Fig. q.). Der Kolben 29 bleibt unbeweglich in einer Gleichgewichtslage. Der Druck
in der Steuerleitung wird stabilisiert und bleibt es, solange der Druck gegen das
Bremspedal sich nicht wesentlich ändert.
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Der Gleichgewichtszustand des Kolbens 29 kann fol,gendermä.ßen beschrieben
werden: Um die auf die linke Fläche des Kolbens 29 wirkende Kraft auszugleichen,
die von dem konstanten Druck im Hauptbehälter herrührt, muß zu der Kraft, die infolge
des in der Steuerleitung herrschenden Druckes auf die rechte Seite des Kolbens 29
wirkt, eine weitere hinzugefügt werden., die von dem Fahrer auf das Bremspedal ausgeübt
wird. Je mehr also der Druck in der Steuerleitung abnimmt, um so größer muß der
Druck auf das Bremspedal sein.
Anders ausgedrückt heißt dies, daß
die Reaktionskraft, die von dem Fahrer wahrgenommen: wird, abhängig ist von dem
Druckabfall in der Steuerleitung. Diese Kraft wird auf das Ventil durch die von
der Feder 35 gebildete elastische Verbindung übertragen.
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Damit der Kolben 29 in einer Gleichgewichtsstellung verbleibt, ist
es unbedingt erforderlich, daß sowohl der Schließkörper 26 als auch. der Schließkörper
28 vollkommen fest auf ihren Sitzen ruhen (Fig.4). Wenn das Spiel 39 zwischen
den genannten Schließkörpern nicht vorhanden sein würde, hätte die kleinste Änderung
der Kräfte zur Folge, daß sich einer der Schließkörper von seinem Sitz abhebt. Wenn
z. B. der Kolben infolge seiner Trägheit die. Gleichgeewichtsstellung überschreiten
würde, würde der Schließkörper 28 den Einlaß öffnen und eine unstabile Bremsung
hervorrufen. Um dies zu verhindern, ist also das Spiel 39 zwischen den Schließkörpern
vorgesehen.
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Es ist schon gesagt worden, daß während. der Bremsung der Kolben 29
nach rechts gezogen wird infolge der auf seine beiden Flächen, wirkenden Druckdifferenz.
Wenn daher der Fahrer das Bremspedal losläßt, bewegt sich der Kolben 29 nach. rechts,
wodurch. zunächst der Auslaß durch den Schließkörper 26 geschlossen und dadurch
die Hauptleitung von der freien Atmosphäre abgeschlossen wird. Anschließend öffnet
der Schließkörper 28 den Einlaß, nachdem das. Spiel 39 überwunden ist. Dadurch wird
die Steuerleitung wieder mit dem Hauptvorratsbehälter verbunden und von diesem aus
aufgefüllt. Alle Teile des Ventils nehmen so wieder ihre Ruhestellung für ungebremste
Fahrt ein.
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Wie Fi:g. 5 und 6 zeigen, enthält das Ventil 21, das zur druckgesteuerten
Betätigung der Bremsen des Anhängers dient und auf diesem angeordnet ist, einen.
unteren Kolben 40 und einen oberen. Kolben 41. Letzterer steht unter der Wirkung
einer Feder 42 und bildet außerdem den Sitz für einen Schließkörper 43, der unter
der Wirkung einer weiteren Feder 44 steht. Ferner ist ein Schließkörper 45 vorgesehen,
auf den eine Feder 46 einwirkt und der seinen Sitz an einer Öffnung des Gehäuses
des Ventils 21 hat.
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Eine Kammer 47 und ein Kanal 48 sind durch eine Öffnung 49 mit dem
Hilfsbehälter 2o verbunden. Eine Kammer 5o ist über eine Öffnung 51 an die Steuerleitung
17 angeschlossen, während eine weitere Kammer 52 in Verbindung mit der freien Atmosphäre
steht. Eine Kammer 53 ist bei 54 an die Leitung 52 angeschlossen., die zu den Bremszylindern
23 und 24 führt.
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Während der Fahrt, d. h. bei gelösten Bremsen, ist die Lage der genannten
Teile folgende: Die Feder 42 drückt den Kolben 41 nach, unten, der seinerseits auf
den Kolben 40 einwirkt und diesen gegen eine Schulter des Gehäuses des Ventils 21
drückt. Der Schließkörper 43 wird ebenfalls durch seine Feder 44 auf eine Schulter
des Gehäuses des Ventils 21 gedrückt. In der angegebenen Stellung des Kolbens 41
ist dieser Schließkörper von seinem Sitz in dem Kolben 41 abgehoben und gestattet
durch die Kammern 52 und 53 eine Verbindung zwischen der freien Atmosphäre und den.
Bremszylindern. Der Schließkörper 45 wird, dagegen i von. seiner Feder 46 auf seinen
Sitz gedrückt. Ein Spiel 55, das aus einem später noch zu erklärenden Grunde vorhanden
sein muß, ist zwischen dem Schließkörper 43 und dem Schließkörper 45 vorgesehen.
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Bei normaler Fahrt wird über ein Rückschlagventil der Hilfsbehälter
2o von der Steuerleitung 17 gefüllt. Infolgedessen ist der Druck der Bremsluft in
den Kammern 47 und 5o derselbe. Die beiden Flächen des Kolbens 40 sind also demselben
Druck ausgesetzt und befinden sich infolgedessen in. einem vollkommenen Gleichgewichtszustand.
Da die Kammern 52 und 53 mit der freien Atmosphäre in Verbindung stehen, unterliegen
auch die beiden Seiten des Kolbens 41 demselben Druck, so daß dieser nur unter der
Wirkung seiner Feder 42 steht, die ihn nach unten gegen den Kolben 4o drückt.
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Die Wirkungsweise des Ventils beim Bremsen ist folgende: Durch Betätigen
des auf dem Zugwagen angeordneten Ventils wird in der Steuerleitung ein Druckabfall
hervorgerufen. Dieser kommt zunächst in der Kammer 5o zur Wirkung, wo der Kolben
4o infolge der auf seinen beiden Seiten auftretenden Druckdifferenz sich nach oben
bewegt und den Kolben 41 entgegen der Kraft der Feder 42 mitnimmt. Dabei legt sich
der Kolben 41 gegen den Schließkörper 43, wodurch die Verbindung zwischen den Kammern
52 und 53, d. h. der Auslaß, unterbrochen wird. Infolgedessen werden die Bremszylinder
von der freien Atmosphäre abgeschnitten. Sobald der Schließkörper 43 den Kolben
41 berührt hat, macht er die Bewegung desselben mit. Wenn der Kolben seine Bewegung
nach oben fortsetzt, wird deshalb der Schließkörper 43 nach Überwindung des Spieles
55 auf den Schließkörper 45 einwirken, der abgehoben wird, den Einlaß öffnet und
damit über die Kammer 47, die Leitung 48 und die Kammer 53 den. Hilfsbehälter 2o
in Verbindung mit den Bremszylindern 23 und 24 setzt, wodurch die Bremsen :des Anhängers
angezogen werden. Sobald die Kammer 53 dem Druck der von dem Hilfsbehälter 20 gelieferten
Druckluft unterworfen wird, wird der Kolben 41 in einem Sinn bewegt, der entgegengesetzt
ist zu dem, den er unter der Einwirkung des Kolbens 4o angenommen hat. Wenn: also
die Bremswirkung weiter verstärkt werden soll, muß der Druck in der Steuerleitung
und in der Kammer 5o weiter gesenkt werden, damit der Kolben 4o der Wirkung des
Kolbens 41 entgegenwirken und den Schlie@Bkörper 45 in seiner Offenstellung halten
kann. Während der Bremsung ist also der Kolben 41 ständig -bestrebt, den Kolben
40 in seine Ausgangslage zurückzudrücken.
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Wenn der Fahrer über das. Ventil 15 einen konstanten Druck in der
Steuerleitung 17 aufrechterhält, wirkt der Kolben 41 infolge des stets wachsenden
Drucks der Luft in der Kammer 53 dem Kolben 40 entgegen und verschiebt sich bis
zu dem Augenblick, in dem sich der Schließkörper 45 auf
seinen.
Sitz legt und dadurch die Verbindung zwischen dem Hilfsbehälter 2o und dem Bremszylinder
unterbricht. In diesem. Augenblick bleibt der Kolben 41 in einer Gleichgewichtsstellung
stehen, da sowohl der Einlaß als auch der Auslaß vollkommen geschlossen sind (Fig.
6). Von diesem Augenblick ab ist auch die Bremswirkung -,eine stabile und bleibt
eine solche, solange der Druck in der Hauptleitung sich nicht wesentlich ändert.
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Der Gleichgewichtszustand des Kolbens 41 kann folgendermaßen definiert
werden: Die auf den Kolben 41 durch den Druck der Preßluft in der Kammer 53 ausgeübte
Kraft muß ausgeglichen werden durch die Differenz der Kräfte, die auf die beiden
Seiten des Kolbens 40 einwirken.. Dieser Kolben ist nämlich einerseits dem Druck
der Luft in dem Hilfsbehälter 2o und andererseits dem in der Steuerleitung herrschenden:
Druck ausgesetzt. Je mehr der Luftdruck in dien Bremszylindern und damit in der
Kammer 53 ansteigt, desto größer muß der Druckabfall in der Steuerleitung wenden.
Mit anderen Worten heißt dies, daß die Wirkung der Bremszylinder abhängig ist von
dem Druckabfall in der Steuerleitung 17.
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Damit der Kolben 41 in einer Gleichgewichtsstellung stehentleibt,
ist es unerläßlich, daß der Schließkörper 43 und der Schließkörper 45 fest auf ihnen
Sitzen ruhen (Fig.6). Wenn das Spiel 55
zwischen den genannten Schließkörpern
nicht vorhanden wäre, : hätte die kleinste Änderung der Drücke oder Kräfte die Folge,
daß sich einer der Schließkörper von seinem Sitz abhebt. Würde der Kolben infolge
seiner Trägheit die Gleichgewichtslage überschreiten, so würde der Schließkörper
43 den Auslaß öffnen, und eine unstabile Bremsung wäre die Folge. Zur Vermeidung
dieses Übelstandes. ist also das Spiel 55 zwischen den beiden Schließkörpern 43
und 45 vorgesehen.
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Es. ist schon bemerkt worden, daß während des Bremsens der Kolben
41 stets dem Kolben-4o entgegenwirkt. Wenn daher durch die Betätigung des Ventils
45 auf den Zugwagen in der Steuerleitung der der normalen Fahrt entsprechende Druck
wiederhergestellt ist, nimmt der Kolben 4o, dessen beide Seiten dann erneut demselben
Druck ausgesetzt sind, wieder seine Ausgangsstellung ein. Der Kolben 41 folgt ihm
unter der Wirkung des noch in der Kammer 53 herrschenden Luftdrucks, so daß zunächst
der Schließkörper 45 den: Ein:laß schließt, wodurch die Bremszylinder von dem Hilfsbehälter
2o getrennt werden, und anschließend nach Durchlaufen des Spiels 55 der Schließkörper
43 den Auslaß öffnet, wodurch die Druckluft die Möglichkeit erhält, aus den Bremszylindern.
zu entweichen. Die Bremsen des Anhängers sind dann gelöst, und sämtliche Teile des
Ventils 21 haben wieder ihre Ruhestellung für normale Fahrt eingenommen (Fig. 5).
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Aus :dem Obigen ergibt sich also, daß der Anhänger gebremst wird,
wenn der -Druck in der Steuerleitung sinkt. Bei einem Kupplungsbruch entweicht die
Druckluft aus. der Steuerleitung vollständig in die freie Atmosphäre; infolgedessen
findet die stärkste Bremsung des Anhängers statt, der dadurch sofort und selbsttätig
stillgesetzt wird.
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Aus dem Vorhergehenden ergibt sich ferner, däß bei der Betätigung
des auf den Zugwagen angebrachten Ventils die von dem Fahrer wahrgenommene Reaktionskraft
eine Funktion des in der Steuerleitung hervorgerufenen Druckabfalls ist. Andererseits
ist bei der Betätigung des auf dem Anhänger vorgesehenen Ventils die Wirkung der
Bremszylinder ebenfalls eine Funktion des in der Steuerleitung hervorgerufenen Druckabfalls.
Daraus kann man schließen, daß die auf das Bremspedal auszuübende Kraft abhängig
ist von der Stärke der Bremsung des Anhängers. Je mehr nun also das Bremspedal heruntergedrückt
wird, um so stärker wird der Anhänger gebremst. werden. Der Fahrer wird also die
Bremskraft nach Belieben abstufen können und imstande sein, ständig eine vollkommene
Kontrolle über die Bremsung des Anhängers auszuüben. Entsprechendes gilt auch für
das Lösen der Bremsen.