DE1655774A1

DE1655774A1 - Druckregler,insbesondere Bremskraftregler

Info

Publication number: DE1655774A1
Application number: DE19671655774
Authority: DE
Inventors: Ewald Pekrul
Original assignee: Westinghouse Bremsen und Apparatebau GmbH
Current assignee: Westinghouse Bremsen und Apparatebau GmbH
Priority date: 1967-03-10
Filing date: 1967-03-10
Publication date: 1971-07-15
Also published as: FR1560725A; US3510172A; CH460552A; GB1196988A

Description

I DDD Ilk

ABSQHKM Hannover, d. 3.5.1967

' ' WP 16/67

Westinghouse Bremsen- und Apparatebau GmbH, Hannover Druckregler, insbesondere Bremskraftregler

Die Erfindung bezieht sich auf einen Druckregler, insbesondere Bremskraftregler für Druckluftbremsanlagen in Kraftfahrzeugen, mit einem an seiner kleineren Wirkfläche'vom - Steuerdruck und an seiner größeren Wirkfläche vom ausgesteuerten Druck beaufschlagten Differentialkolben sowie mit einem vom Steuerdruck beaufschlagten Hilfskolben.

Die Erfindung baut sich auf der Erkenntnis auf, daß die Bremsen der Vorderachse von Kraftfahrzeugen infolge der dynami- w sehen Achslastverlagerung in der Lage sind, mit zunehmender Bremsverzögerung wachsende Bremskräfte auf die Straße zu übertragen. Wird eine Bremsanlage allerdings auf diese höheren Bremskräfte ausgelegt, so ergibt sich bei geringer Bremsverzögerung und damit geringer dynamischer Achslastverlagerung unter Umständen bei glatter Straße ein gefährliches Blockieren der Vorderräder. Andererseits Ist es bei Bremsanlagen» bei deren Auslegung die dynamische Äohslastverlagerung für die Vorderradbremsen nicht berücksichtigt wird, nicht möglich, im Bereich großer Bremsverzögerungen die' von den Vorderrädern auf die Straße übertragbaren größeren Bremskräfte zu nutzen, so daß für diese.Fahrzeuge die angestrebten optimalen Bremsver- M zögerungswerte nicht erreichbar sind.

Es sind bereits Bremskraftregler bekannt, die in Abhängigkeit vom Beladungszustand arbeiten und· die Bremskräfte selbsttätig der Achslast anpassen. Derartige Bremskraftregler sind beispielsweise am Fahrzeugrahmen befestigt und über ein Übertragungsgestänge mit der Achse bzw, der Doppelachse, an der die Bremskraft geregelt werden soll, so verbunden, daß die mit jeder Änderung der Achslast verbundenen Abstandsänderungen zwischen dem Fahrzeugrahmen und der Achse die Einstellung des Bremskraftreglers beeinflussen (DAS 1 231 584)· Diese Bremskraftregler weisen den Nachteil auf, daß ihre Anordnung an

~²- 101*29/0339

ORIGINAL INSPECTED

den Vorderachsen von Kraftfahrzeugen u.a. "bedingt durch Platzmangel und die Lenkbarkeit der Vorderräder sehr schwierig ist und daher nur äußerst selten vorgenommen wird«

Von dem beschriebenen Bremskraftregler wird entweder nur die Bremskraft an den Hinterrädern geregelt oder aber es wird, wie gleichfalls.bereits bekannt ist, vor den Bremszylindern der Vorderachse ein Proportionalitätsventil angeordnet, das von dem in Abhängigkeit von der Größe der Hinterachslast vom Bremskraftregler ausgesteuerten Druok beeinflußt wird. Das Frpportionalitätsventil reduziert den vom Bremsventil vorgegebenen Bremsdruck entsprechend dem Verteilungsverhältnis der statischen Achslasten in Abhängigkeit von der jeweiligen Größe der Hinterachslast (Patentanmeldung W 31 078 11/63). Derartige Bremsanlagen weisen den Nachteil auf, daß die sich als folge einer Bremsung ergebende dynamische Achslastverlagerung auf die Vorderachse bei der Bemessung der Bremskraft für die Vorderradbremsen nicht berücksichtigt wird und daß außerdem die sich mit zunehmender Bremsverzögerung aus der dynamischen Achslastverlagerung ergebende Entlastung der Hinterachse zu einer Reduzierung der Bremskräfte auch an den höher belasteten und .damit an sich stärker abbremsbaren Vorderrädern führen kann.

Bekannt sind auch Bremskraftregler, die, vom Luftfederdruck beeinflußt, den vom Bremsventil vorgegebenen Druck den Achslasten des Fahrzeuges entsprechend reduziert in die Bremszylinder aussteuern (DBP 1 185 076). Derartige Bremskraftregler haben den Nachteil, daß ihre Verwendung auf Kraftfahrzeuge mit Luftfederung beschränkt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde» einen Druckregler vorzugsweise Bremskraftregler für die Vorderradbremsen von Fahrzeugen zu schaffen» der eine Nutzung der sich infolge der dynamischen Achslastverlagerung mit zunehmender Bremsverzögerung ergebenden stärkeren Abbremsbarkeit der Vorderräder ermöglicht und einen Bremsdruck aussteuert, der im Bereich kleiner Bremsverzögerungen schwach und im Bereich großer Bremsver-

109829/0339

zögerungen stark ansteigt und der ^äuß^:erdem den Vorteil eines sehr einfachen Aufbaues aufweist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine am Hilfskolben des Druckreglers angreifende dem Steuerdruck entgegenwirkende Feder vorgesehen ist, die so ausgelegt ist, daß der Hilfskolben bei höheren Steuerdrücken kraftschlüssig mit dem Differentialkolben verbunden ist, so daß sich dann die vom Steuerdruck beaufschlagten Wirkflächen des Differentialkorbens und des Hilfskolbens addieren derart, daß der Druckregler bei niedrigen Steuerdrücken einen um ein sich mit wachsendem Steuerdruck verkleinerndes Druckverhältnis reduzierten Druck aus~ steuert.

In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß der Differentialkolben koaxial zum Hilfskolben angeordnet und an seinem oberen Teil innerhalb des Hilfskolbens sowie an seinem unteren Teil innerhalb des Gehäuses 1 abgedichtet geführt ist und daß am Differentialkolben koaxial ein federbelasteter Doppelventilkörper .angeordnet ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt?

Pig. 1 einen Mittellängsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Druckregler,

Fig. 2 ein Schaubild, in dem der von einem erfindungsgemäßen Druckregler ausgesteuerte Druckverlauf dargestellt ist.

In der Fig, 1 der Zeichnung wurde mit 1 das Gehäuse des Druckreglers bezeichnet, der beispielsweise als Bremskraftregler für die Vorderradbremsen eines KraftfahrZeuges verwendet werden kann und dann über einen Anschluß 2 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten Bremsventil des Kraftfahrzeuges in Verbindung steht. Über einen Anschluß 3 ist der Druckregler dann mit den gleichfalle nicht gezeichneten Bremszylindern der Vorderachse des Kraftfahrzeuges verbunden« An den Anschluß 2

"⁴ * 109829/0339

schließt sich eine Kammer 4 oberhalb und innerhalb eines im Gehäuse 1 verschiebbar und abgedichtet angeordneten hohlzylinderförmigen Hilfskolbens 5 an, die außerdem von einem teilweise innerhalb des Hilfskolbens 5 angeordneten Differentialkolben begrenzt ist. Der Differentialkolben 6 ist im Hilfskolben 5 und im Gehäuse 1 verschiebbar und;abgedichtet angeordnet. In einer . Kammer 7 unterhalb des Hilfskolbens 5 ist eine zwischen dem Gehäuse 1 und dem Hilfskolben 5 verspannte vorgespannte Feder angeordnet. Der Differentialkolben 6 weist einen Anschlag 9 für das untere Ende des Hilfskolbens 5 auf. Innerhalb des Differentialkolbens ist koaxial ein Doppelventilkörper 10 mit einem Einlaßventilteller 11 und einem Auslaßventilteller 12 angeordnet. In der in der Zeichnung dargestellten Stellung liegt der Einlaßventilteller 11 auf einem Einlaßventilsitz 13 des _% Differentialkolbens 6 auf und verschließt so eine Verbindung zwischen der Kammer 4 oberhalb der kleineren Wirkfläche des Differentialkolbens 6 und einer Kammer 14 unterhalb der größeren Wirkfläche desselben. In die Kammer 14 mündet der an die Bremszylinder der Vorderachse führende Anschluß 3 des Druckreglers ein. Eine Entlüftungsöffnung 15 verbindet die Kammer in der gezeichneten Stellung des Differentialkolbens 6 mit der Atmosphäre. Durch den von einer Druckfeder 16 gegen einen am Gehäuse 1 angeordneten Auslaßventilsitz 17 schiebbaren Auslaßventilteller 12 kann die Entlüftungsöffnung 15verschlossen werden. Die Kammer 7 unterhalb des Hilfskolbens 5 ist über eine Öffnung 18 mit der Atmosphäre verbunden.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Druckregler ist folgende:

In der in der Zeichnung dargestellten Stellung der beweglichen Teile des Druckreglers sind die Bremsen des Fahrzeuges gelöst. Das am Anschluß 2 angeschlossene nicht gezeichnete Bremsventil steuert keinen Bremsdruck aus, so daß die Kammer 4 des Druckreglers drucklos ist. Der Hilfskolben 5 wird von der Feder in seine obere Endlagsgeschoben, und der Differentialkolben nimmt eine Stellung ein, in der die Entlüftungsöffnung 15 ge-

109829/0339

öffnet ist und die Kammer 14 sowie die am Anschluß 3 angeschlossenen nicht gezeichneten Bremszylinder folglich über die Entlüftungsöffnung 15 mit der Atmosphäre verbunden und somit drucklos sind*

Sobald das am Anschluß 2 des Druckreglers angeschlossene Bremsventil betätigt wird, baut sich in der Kammer 4 des Druckreglers ein Steuerdruck auf, der den Differentialkolben 6 nach unten schiebt, wodurch die Druckfeder 16 den Auslaßventilteller 12 auf den Auslaßventilsitz 17 schieben kann und schließlich der am Differentialkolben 6 angeordnete Einlaßventilsitz 13 vom Einlaßventilteller 11 abhebt. Es kann Jetzt Druckluft in die Kammer 14 unterhalb des Differentialkolbens 6 und über den Anschluß 3 weiter in die Bremszylinder der Yorderachse überströmen. Der sich in der Kammer 14 aufbauende Druck wirkt · gleichfalls auf den Differentialkolben 6 ein und da dessen untere Wirkungsfläche größer ist als die obere Wirkungsfläche, wird der Differentialkölben 6 schließlich nach oben geschoben, bis sich der Einlaßventilsitz 13 auf den Einlaßventilteller 11 legt. Der Druck in der Kammer 14 kann sich dann, da die Verbindung zwischen den Kammern 4 und 14 abgesperrt ist, nicht weiter erhöhen, die am Differentialkolben S wirksamen Kräfte sind im Gleichgewicht-, Der Einlaßventilteller 11 liegt auf dem Einlaßventilsitz 13 und der Auslaßventilteller 12 liegt auf dem Auslaßventilsitz 17 dichtend auf, der Druckregler befindet sich in der Absohlußst ellung«, In der'Kammer 14 und in den Bremszylindern hat sich ein Druck eingestellt, dessen Höhe sich zu derjenigeniin der Kammer 4 verhält wie die Große der oberen Wirkungsfläche des Differentialkolbens 6 zur Größe der unteren Wirkungsfläche,

Jede im unteren Üeilbremsbereieh vom Bremsventil vorgegebene weitere Erhöhung des Steuerdruckes in der Kammer 4 bewirkt, daß der Differentialkolben 6 nach unten geschoben wird und der Einiläßventilsita t3 so lange vom Einlaßventilteller 11 abhebt, "bis der Druck auch in der Kammer 14 dem flächenvörhältnis ent-"

109829/0339

sprechend angestiegen ist. Der in der Kammer 14 anstehende gegenüber dem vom Bremsventil vorgegebenen Steuerdruck um das Verhältnis der Wirkflächen reduzierte Druck erzeugt in den am Anschluß 3 angeschlossenen Bremszylindern die Bremskraft. Im unteren Teilbremsbereich, also im Bereich kleiner Bremsverzögerungen, wird dabei der Hilfskolben 5 von der Kraft der Feder 8 gegen den in der Kammer 4 an seiner Oberseite wirksamen Steuerdruck in der Mhe seiner oberen Endlage festgehalten, so daß er die Punktion des Druckreglers nicht beeinflußt. Das ausgesteuerte Druckverhältnis ist im unteren Teilbremsbereich konstant und der ausgesteuerte Druck verläuft dann im Schaubild (Fig. 2) auf einem flach ansteigenden Ast A der Kennlinie.

Im oberen Teilbremsbereich, also im Bereich größerer Bremsverzögerungen, wird der vom Bremsventil in die Kammer 4 ausgesteuerte Steuerdruck schließlich so groß, daß die am Hilfskolben 5 erzeugte Kraft diesen gegen die Kraft der Feder 8 soweit nach unten schiebt, daß er sieh auf den Anschlag 9 des Differentialkolbens 6.legt. Beide Kolben 5 und 6 sind jetzt kraftschlüssig miteinander verbunden.' Als Folge jeder weiteren Erhöhung des Steuerdruckes in der Kammer 4 werden beide Kolben 5 und 6 von der an den Wirkungsflächen des Steuerdruckes erzeugten Kraft gemeinsam nach unten geschoben, so daß der Einlaßventilsitz 13 vom Einlaßventilteller 12 abhebt und Druckluft in die Kammer 14 unterhalb des Differentialkolbens 6 und über den Anschluß 3 in die Bremszylinder einströmt. Während vor dem Auflegen des Hilfskolbens 5 auf den Anschlag 9 des Differentialkolbens 6 die vom Steuerdruck an der Wirkungsfläche des Hilfskolbens 5 erzeugte Kraft und die Kraft der Feder 8 im Gleichgewicht waren, steigt nach dem Auflegen die Kraft der Feder 8, da der Hilfskolben 5 jetzt nur noch unwesentlich bewegt wird, nicht weiter an, so daß die vom Steuerdruck am Hilfskolben 5 erzeugte Kraft mit steigendem Steuerdruck größer als die Kraft der Feder wird. Diese Kraftdifferenz wird zusätzlich am Differentialkolben 6 in Richtung nach unten wirksam, so daß, bevor sich ein Gleichgewichtszustand einstellt, zusätzlich die Kraftdifferenz am Hilfskolben 5 kompensiert werden muß und die Abschlußstellung des Druckreglers sich erst dann einstellt, wenn der Druck in der Kammer 14 unterhalb des Differentialkolbens 6 stärker angestiegen ist als der Steuerdruck. Die Kraftdifferenz am Hilfs-

- 7 - 109829/0339

655774

kolben 5 wird, da die Kraft der Druckfeder 8 angenähert konstant ist, mit steigendem Steuerdruck immer größer, so daß der in die Bremszylinder ausgesteuerte Druck in der Kammer 14 im Verhältnis zum Steuerdruck stark ansteigt. Das vom Druckregler ausgesteu- ♦ erte Druckverhältnis wird also mit steigendem Steuerdruck stetig verkleinert. Der in die Bremszylinder ausgesteuerte Druck verläuft jetzt .- im oberen Teilbremsbereich - im Schaubild (Fig. 2) auf einem steiler ansteigenden Ast B der Kennlinie und die Bremskraft steigt stärker an.

Bei einer Vollbremsung ist der vom Bremsventil in die Kammer 4 des Bremskraftreglers ausgesteuerte Steuerdruck so hoch, daß der Differentialkolben 6 und der Hilfskolben 5 soweit nach unten geschoben werden, daß der Einlaßventilsitz 13 sich nicht mehr auf den Einlaßventilteller 11 legen kann. Infolgedessen baut sich in der Kammer 14 ein Druck auf, der gleichgroß dem Steuerdruck in der Kammer 4 ist, d.h. der Druckregler steuert in die Bremszylinder den vollen Steuerdruck aus. Das Verhältnis zwischen dem eingesteuerten und dem ausgesteuerten Druck beträgt 1:1.

Um die Bremsung zu beenden_f wird die Kammer 4 über das Bremsventil entlüftet. Infolgedessen werden der Hilfskolben 5 von der Kraft der leder 8 und der Differentialkolben 6 vom Druck in der Kammer 14 nach oben geschoben, so daß der Auslaßventilteller 12 vom Auslaßventilsitz 17 abhebt, Der in der Kammer 14 und in den am Anschluß 3 angeschlossenen Bremszylindern anstehende Druck kann jetzt über die Entlüftungsöffnung 15 in die Atmosphäre entweichen«

Der erfindungsgemäße Druckregler zeichnet sich durch seinen sehr einfachen Aufbau aus. Mit dem Einbau des erfindungsgemäßen Druckreglers in die an die Bremszylinder der Vorderachse führende Bremsleitung ist beispielsweise der Vorteil verbunden, daß diese Bremszylinder auf die sich aus der bei Bremsungen auftretenden dynamischen Achslastverlagerung ergebenden stärkeren Abbremsbarkeit der Vorderräder ausgelegt werden können, ohne daß

109829/0339

Ib

im Bereich geringer Bremsverzögerungen ein Blockieren der Vorderräder eintritt. In diesem Bereich geringer Bremsverzögerungen steigt die Bremskraft an den Torderrädern, wie im Schaubild der Fig. 2 dargestellt, auf dem flachen Ast A an. Sobald aber der Bereich größerer Bremsverzögerungen erreicht ist, geht die Kennlinie mit einem Knick in den steil'ansteigenden Ast B über, und die Bremskraft steigt schnell entsprechend der Vergrößerung der an den Vorderrädern übertragbaren Bremskraft an. Eb können also mit Fahrzeugen, die einen erfindungsgemäßen Druckregler aufweisen, optimale Verzögerungswerte erreicht werden. Dabei ist es unerheblich, wenn der erfindungsgemäße Druckregler vom Beladungszustand des Fahrzeuges nicht beeinflußt wird, da das Lastverhältnis zwischen dem leeren und beladenen Fahrzeug an φ der Vorderachse sehr viel kleiner als an der Hinterachse ist und sich die erfindungsgemäß berücksichtigte dynamische Achslastverlagerung an der Vorderachse auf das Bremsverkalten einee Fahrzeuges sehr viel stärker auswirkt als der Beladungszustand. Der erfindungsgemäße Druckregler weist weiterhin den Vorteil auf, daß er an beliebiger Stelle in der Bremsleitung zwischen dem Bremsventil und den Bremszylindern an für Wartungsarbeiten gut zugänglicher Stelle angeordnet werden kann«

Der erfindungsgemäße Druckregler ist in seiner Verwendung nicht auf Bremsanlagen beschränkt. Er kann beispielsweise auch für die Anlaufsteuerungvon Kraftmaschinen oder Generatoren verwendet werden, bei der anfangs ein flach ansteigender Steuer-™ druck, später ein steiler ansteigender Steuerdruck erwünscht ist.

109829/0339

Claims

Patent- bzw. Schutzansprüche

1. Druckregler, insbesondere Bremskraftregler für Bremsanlagen in Kraftfahrzeugen, mit einem an seiner kleineren Wirkfläche vom Steuerdruck und an seiner größeren Wirkfläche vom ausgesteuerten Druck beaufschlagten Differentialkolben sowie mit einem vom Steuerdruck beaufschlagten Hilfskolben, dadurch gekennzeichnet , daß eine am Hilfskolben (5) des DruQkreglers angreifende dem Steuerdruck entgegenwirkende Feder (8) vorgesehen ist, die so ausgelegt ist, daß der Hilfskolben (5) bei höheren Steuerdrücken kraftschlüssig mit dem Differentialkolben (6) verbunden ist, so daß sich dann die vom Steuerdruck beaufschlagten Wirkflächen des Differentialkolbens (6) und des Hilfskolbens (5) addieren derart, daß der Druckregler β bei niedrigen Steuerdrücken einen tun ein konstantes Brück— verhältnis reduzierten Druck, dagegen bei höheren Steuerdrücken einen um ein sich mit wachsendem Steuerdruck verkleinerndes Druckverhältnia reduzierten Druck aussteuert*

2. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (6) koaxial zum Hilfskolben (5) angeordnet und an seinem oberen Teil innerhalb des Hilfskolbens (5) sowie an seinem unteren Teil innerhalb des Gehäuses 1 abgedichtet geführt ist«

3. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß M am Differentialkolben (6) koaxial ein federbelasteter Doppelventilkörper (10) angeordnet ist.

10932970339

Leerseite