Ventil Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Ven til zur Steuerung eines mindestens einem Bremsbetätiger für Fahrzeugräder zugeführten Druckes.
Die Bremskraft, die auf ein Strassenrad eines Fahr zeuges vor dem Blockieren ausgeübt werden kann, hängt teilweise von der Radbelastung ab. Bei Personen oder Gütertransportfahrzeugen kann die Radlast in weiten Grenzen variieren, und die Verteilung der Ge samtlast auf die verschiedenen Räder kann auch ver änderlich sein, so dass es schwierig ist, eine Bremsvor richtung zu erhalten, welche eine maximale Bremsung an den verschiedenen Rädern bei verschiedener Be lastung ermöglicht.
Die Konstruktion einer Bremsanlage stellt gewöhn lich einen Kompromiss dar, unter bestimmten Bedin gungen können eines oder mehrere Räder gleiten, wäh rend die Bremsen an den anderen Rädern nicht voll angreifen. Dieses ist besonders bei Gütertransportfahr- zeugen der Fall, wo der Unterschied in der Radbela stung im leeren und beladenen Zustand sehr gross ist.
Bei dem im Hauptpatent Nr. 405 960 beschriebenen und beanspruchtem Ventil ist ein bewegbares Steuer- element vorhanden, welches in der einen Richtung durch den auf ein Organ wirkenden Fluidumsdruck bewegbar ist, wobei das Organ mit einer bezüglich der Bewegungsrichtung desselben geneigten Ebene mit ver änderbarem Neigungswinkel zusammenwirkt, während das genannte Steuerelement in der anderen Richtung durch einen auf dasselbe oder auf einen Teil desselben wirkenden andern Fluidumsdruck bewegbar ist, welcher dem normalerweise auf den Bremsbetätiger wirkenden Druck entspricht.
Dabei kann die Änderung des Neigungswinkels der schiefen Ebene von Hand nach Massgabe der vorhande nen Radlast ausgeführt werden, oder aber auch auto matisch, indem die Ebene z. B. mit der Aufhängung einer Achse des Fahrzeuges gekuppelt wird.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine Ver besserung eines solchen Ventils zu .schaffen, bei der die Drehmomentleistung der Bremse proportional zu einem nach Massgabe der Radlast der gebremsten Räder ver änderbarem Steuerdruck ist, und bei der ,die Betätigung und das Lösen der Bremse mit einem Mindestmass an Zeitverzögerung lerfolgt.
Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, dass dem Steuerorgan druckempfindliche und bei Betätigung der Bremse vom Bremsdruck beaufschlagte Mittel zuge ordnet sind, welche mittels einer Vorspannfederung ent gegen der Richtung der Bremsdruckwirkung auf die Mittel vorgespannt sind.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist nachstehend anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, bei dem sich die verschie denen Bauteile in einer Lage befinden, die sie anneh men, wenn ein gesteuerter Druck in den Bremsleitungen aufrechtgehalten'wird und Fig. 2, 3 und 4 schematische Ansichten von ver schiedenen Bremsanlagen.
Das in der in Fig. 1 dargestellte Ventil besitzt ein hohles Steuerelement mit einem Stössel 10, der an seinem untern Ende ein Kopfstück 11 trägt. Der Stössel ist gleitbar in einer Bohrung in einem Gehäuse 12 ange ordnet. Das Steuerelement ist mit druckempfindlichen Mitteln in Form einer biegsamen Membrane in Wirk- verbindung, welche Membrane an ihrer Innenkante an dem Stössel 10 befestigt ist und mit der äussern Kante zwischen zwei Teilen des Gehäuses geklemmt ist.
Die Membrane 13 unterteilt den Gehäusehohlraum .in eine untere Kammer 14, die den Steuermechanismus birgt und in eine obere Kammer 15, die ringförmig und mit Ausnahme eines Durchganges 16 zum Ausgang des Ventils geschlossen ist. Ein ringförmiger Teil der Mem brane 13 ist zwischen zwei Metallringe 17, 18 gespannt, die als Anschläge dienen, und der Teil der Membrane zwischen den Ringen 17, 18 und dem Ventilstössel er laubt eine beschränkte axiale Relativbewegung zwischen dem Steuerelement und den Ringen 17, 18.
Der äussere Teil der Membrane erlaubt eine beschränkte Bewegung der Ringe 17, 18 bezüglich des Ventilgehäuses 12. Die Aufwärtsbewegung der Membrane ist beschränkt durch das Anschlagen des obern Ringes 17 auf drei innere Rippen 19 in dem Gehäuse (nur eine ist in Fig. 1 dar gestellt) und die Abwärtsbewegung der Membrane be züglich des Steuerelementes ist beschränkt durch das Anschlagen des untern Ringes 18 auf einen andern Anschlag in der Form des Kopfstückes 11 des Ventil stössels. Federnde Mittel .in Gestalt einer Feder 21 wirken auf den unteren Ring, um die Membrane nach oben vorzuspannen.
Der Hohlraum des Stössels 10 des Steuerelementes ist über axiale Durchgänge 22 im Kopf teil 11 mit der Kammer 14 verbunden und von da aus mit der Atmosphäre über Öffnungen 70 und 72. Das obere Ende des Stössels 10 wirkt zusammen mit dem Kopf 23 eines Tellerventils, der normalerweise auf einem ringförmigen Sitz 24 gehalten ist, der im Gehäuse konzentrisch zu dem an seinem obern Ende einen ver minderten Durchmesser aufweisenden Stössel angeordnet ist.
Der Ventilkopf wird durch eine Membrane 25 ge halten, die das untere Ende einer kleinen Kammer 26 über dem Ventilkopf abschliesst, wobei eine schwache Feder 27 in dieser Kammer den Ventilkopf nach unten zur Einwirkung auf den Sitz 24 drängt. Ein ringförmi ger Raum 28 zwischen der Membrane 25 und dem Sitz 24 steht in Verbindung mit einer Einlassöffnung 29, der Druckfluidum aus einer Quelle wie beispielsweise aus einem Behälter oder aus einem Speicher zugeführt wird.
Ein ringförmiger Raum 31 um den Ventilstössel unter dem Sitz 24 ist mit einer Auslassöffnung 32 in Verbindung, welche zu den Servozylindern der zu be- tätigenden Bremsen führt. Die Auslassöffnung steht, wie beschrieben, über die Öffnung 16 in Verbindung mit der Kammer 15 und über einen Durchgang 33 mit der kleinen Kammer 26 über dem Ventilkopf. Damit sind die oberen Flächen beider Membranen 13 und 25 dem Ausgangsdruck ausgesetzt, wenn die Bremse betätigt wird.
In der Bremse auf -Stellung wirkt der Ventilkopf 23 auf seinen Ventilsitz 24 ein, und das obere Ende des Stössels des Steuerelementes befindet sich im Ab stand von der untern Seite des Ventilkopfes. Der Speise- oder Eingangsdruck wirkt nach oben auf die untere Seite der oberen Membrane und nach unten auf die obere Seite des Ventilkopfes 23, und die entsprechenden Oberflächen sind so gewählt, dass eine kleine nach unten wirkende resultierende Kraft :entsteht, damit der Ventilkopf gegen seinen Sitz gedrückt wird. Die Brems leitung ist über den Stössel 10, die Kammer 14 und die Öffnungen 70 und 72 mit der Atmosphäre in Verbin dung.
Die Vorspannfeder 21 übt eine nach aufwärts ge richtete Kraft auf die Membrane 13 aus, die durch den oberen, auf der Membrane .sitzenden Ring 17 zusammen mit den Rippen 19 aufgenommen wird.
Die Steuerung des Steuerelementes geschieht durch einen bewegbaren Finger 34, der einstellbar in ein Gabelstück oder Joch 35 geschraubt ist, das drehbar auf einer schwebenden Welle 36 im untern Teil des Gehäuses gelagert ist. Das obere Ende des Fingers 34 steht in wiegendem Eingriff mit einer axialen Ansen- kung im untern Teil des Steuerelementes.
Ein weiteres Gabelstück oder Joch 37 ist ebenfalls drehbar auf der Welle 36 gelagert und trägt einen Finger 38, dessen abstehendes Ende in Kippverbindung mit einer Scheibe 39 steht, welche in der Mitte einer Membrane 41 montiert ist, deren äussere Kante zwi schen dem Ventilgehäuse und einer Deckplatte 42 ge klemmt ist. Eine Einlassöffnung 43 führt in den Raum zwischen der Deckplatte 42 und der Membrane 41 Fluidum unter einem Steuerdruck, der durch ein pedal- betätigtes Ventil oder durch andere unter der Aufsicht des Fahrers des Fahrzeuges stehende Mittel bestimmt ist.
Eine Rolle 44 auf der Welle 36 rollt auf einer geneigten ebenen Oberfläche 45, deren Winkellage um die Achse der Welle mittels eines Hebels 46 verstellbar ist, wobei der Hebel 46 mit einem Teil der Achsauf- hängung oder einem anderen auf Achslast empfindli chen Teil gekuppelt ist.
Ein einstellbarer Anschlag 47 ist durch die Deck platte 42 geschraubt, um die Bewegung :der Scheibe 39 gegen die Deckplatte hin zu beschränken.
Das wirksame Hebelkraftverhältnis zwischen der durch den ankommenden gesteuerten Fluidumsdruck auf die Membrane 41 und der auf das Steuerelement aus geübten Kraft hängt von der Neigung der ebenen Ober fläche 45 ab, die ihrerseits von der Belastung des Fahr zeuges abhängt.
Bei einer Ausführungsvariante ist der Neigungs winkel der Oberfläche 45 von Hand beispielsweise zwi schen einer unbeladen - über eine Halblast - und einer Vollast - Stellung verstellbar.
Sobald ein Steuerdruck an die Membrane 41 ange legt wird, übt diese über den Finger 34 eine aufwärts gerichtete Kraft auf das Steuerelement aus, wobei das Hebelkraftverhältnis, über das der angelegte Steuer druck wirksam ist, von der Neigung der ebenen Ober fläche 45 abhängig ist. Das Steuerelement wird nach oben bewegt, bis das obere Ende des Stössels 10 auf den Ventilkopf 25 wirkt und damit die Auslassöffnung und die Kammern 26 und 15 von der Atmosphäre ab trennt.
Bei einer Erhöhung des Steuerdruckes wird das Steuerelement weiter angehoben und hebt seinerseits den Ventilkopf 25 von dessen Sitz ab, um Druckfluidum durch die Auslassöffnung und damit in die Bremszylinder fliessen, zu lassen. Gleichzeitig wird der an die Brems zylinder angelegte Druck in die Kammer 26 gelassen, wo er nach unten auf die Membrane 25 wirkt, sowie in die Kammer 15, wo er nach unten auf die Membrane 13 wirkt, welche sich gegen die Feder 21 nach unten bewegt, bis der untere Ring 18 auf das Kopfstück 11 des Steuerelementes wirkt.
Eine weitere Steigerung des auf die ganze Mem brane wirkenden und auf das Steuerelement eine gegen die aufwärts gerichtete Kraft des Steuerdruckes erge bende Kraft nach unten ausübenden Druckes, bewegt das Steuerelement nach unten, bis der Ventilkopf 23 sich auf seinem Sitz schliesst, und damit ein weiterer Fluidumzufluss zu den Bremsen verhindert.
Die Vorspannfeder erhöht damit den Ausgangsdruck über jenen Wert hinaus, der durch den Steuerdruck allein gegeben ist, und zwar um einen Betrag, der derart sein kann, dass er im wesentlichen jede Kraft gegen die Bewegung der Bremsschuhe oder der Bremsbeläge zu der Bremsfläche hin überwindet. So zum Beispiel kann die Feder derart gewählt werden, dass der Ausgangs druck genügend erhöht wird, um die Kraft der Rück holfedern der Bremsschuhe zu überwinden.
Sobald der Steuerdruck abgelassen wird, um die Bremsen zu lösen, bewegt sich das Steuerelement nach unten, so dass sich das obere Ende des Stössels 10 sich vom Ventilkopf 23 wegbewegt, womit Druckflüssigkeit aus den Bremsleitungen in den Ablass durch das hohle Steuerelement fliessen kann. Sobald der Druck in der Bremsleitung nachlässt, vermindert sich die auf die Membrane 13 nach unten ausgeübte Kraft und wird schliesslich kleiner als die durch die Vorspannfeder 21 ausgeübte Kraft. Die Membrane bewegt sich dann nach oben, bis der obere Ring 17 auf der Membrane auf die Rippen 19 im Ventilgehäuse stösst.
Das Steuerele ment wird in seiner Entlüftestellung durch eine Feder 48 gehalten, die auf das Steuerelement nach unten wirkt, bis die Entlüftung der Bremsleitung vollständig äst.
Bei einer Ausführungsvariante kann die Membrane 13 durch einen hülsenförmigen Kolben ersetat werden, der gleitend auf dem Steuerelement und in einer konzen trischen zylindrischen Oberfläche im unteren Teil der Kammer 15, sitzt, wobei der Kolben eine beschränkte Beweglichkeit bezüglich des Steuerelementes aufweist und mit einer Rippe oder anderem Anschlag :im Ventil gehäuse zusammenwirkt, der die Aufwärtsbewegung des Kolbens unter dem Einfluss der Vorspannfeder 21 be- grenzt.
Einige für das beschriebene Ventil geeignete Brems anlagen sind in Fig. 2, 3 und 4 beispielsweise darge stellt. Dabei sind 51 und 52 Achsen eines Fahrzeuges mit Rädern 53 bzw. 54, die mit Druckfluidumsbremsen ausgerüstet sind, denen Druckfluidum über die Leitun gen 56 und 57 zugeführt wird. Jede der dargestellten Bremsanlagen besitzt einen Druckfluidum enthaltenden Behälter 58, ein pedalbetäbigtes Ventil 59 sowie min destens eines der oben beschriebenen Ventile.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Anlage wird Druck fluidum direkt von dem Ventil 59 der Rohrleitung '56 zu den Bremsen der Räder 53 geführt. Der zu den Radbremsen auf Achse 52 führenden Rohrleitung 57 wird Druckfluidum über das Ventil 61 zugeführt, wobei der den Bremsen zugeführte Druck durch den von dem Ventil 59 vermittelten Steuerdruck und von der Nei gung der schiefen Ebene im Ventil bestimmt ist, welche Ebene durch das Gelenk 62 mit der Achse gekoppelt ist.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Anlage, wird der Druck des den Radbremsen beider Achsen zugeführten Fluidums durch ein einziges Ventil 61 gesteuert, und zwar nach Massgabe der Belastung der Achse 52, wobei der Auslass von dem Ventil über eine Rohrleitung 63 den beiden Rohrleitungen 56 und 57 zugeführt wird.
Mit dieser Anordnung kann mit ein und- demselben Pedaldruck ein bestimmtes Mass an Verzögerung im wesentlichen unabhängig vom Bruttogewicht des Fahr zeugs erreicht werden.
Vorzugsweise besitzt die Verbindung zwischen der Achse und dem Hebel, der die Neigung der ebenen Oberfläche in dem Ventil steuert, eine überfahreinrich- tung mit einer Feder, die bei einem solchen Wert nach gibt, dass keine Winkelverstellungen mehr erfolgen, nach dem die Bremsen betätigt wurden, damit das Ventil nicht für trägheitsbedingte Lastverschiebungen zwischen den Achsen empfindlich wird, sondern nur .auf Ver änderungen der statischen Lastverteilung anspricht.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Anlage besteht ein getrenntes Ventil 61 für jede Achse, wobei der den Radbremsen jeder Achse zugeführte Fluidumsdruck un abhängig nach Massgabe der entsprechenden Achsbe lastung gesteuert wird, um die totale Bremskraft im Verhältnis der Achsbelastung zu verteilen.
In diesem Falle besitzen die in denn Verbindungen zwischen den Achsen und den Hebeln, die die Neigung der ebenen Oberflächen in den Ventilen steuern, ein- gebauten überfahreinrichtungen Federn einer genügen den Stärke, um eine Veränderung der Neigung während des Bremsens zuzulassen, womit die Steuervorrichtung auf trägheitsbedingte Veränderungen der Achsbelastung empfindlich ist.
Ein Vorteil der beschriebenen Steuervorrichtung be steht darin, d'ass sie gestattet, bei einem gegebenen Ein gangsdruck einen höheren Druck an die Bremsen anzu legen, und dass sie verhütet, dass Druckflüssigkeit in den Bremsleitungen eingeschlossen bleibt.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass für einem, beliebigen, gegebenen Steuerdruck, der an die Bremse angelegte Druck genau von der Neigung der Ebene abhängt, über welche der Steuerdruck wirkt, und somit von der Belastung der gebremsten Räder oder Achse.
Somit entspricht einem Bereich von Steuerdrücken ein Bereich von erzeugten Bremsdrücken, der in Abhängig keit der Achsbelastung veränderlich ist, womit der Bremsdruck in Abhängigkeit des Pedaldruckes und der Achsbelastung veränderlich ist.
Der Behälter oder Speicher, der den, Eingangsdruck liefert, kann in der Nähe der Bremsen angeordnet sein, während der Steuerdruck vom gleichen Behälter oder Speicher durch eine beliebig lange Leitung unter der Steuerung eines Pedalventils erhalten wird.