DE1950039A1

DE1950039A1 - Ventil fuer eine Bremsanlage

Info

Publication number: DE1950039A1
Application number: DE19691950039
Authority: DE
Inventors: Valentine Harry Macwalter
Original assignee: Bendix Westinghouse Automotive Air Brake Co
Current assignee: Bendix Westinghouse Automotive Air Brake Co
Priority date: 1968-10-03
Filing date: 1969-10-03
Publication date: 1970-09-10
Also published as: ES372144A1; SE348690B; DE1950039B2; CH514451A; FR2019815A1; GB1243153A; BE739584A; US3504947A; NL6914904A; AT301378B

Description

Ventil für eine Bremsanlage

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Steuern druckrnittelbetätigter Bremsen und federbetätigter, drückmittelentlästeter Bremsen, das in einem Gehäuse ein erstes Bremsventilmtt einer Einlaß-, einer Abgabe- und einer Entlüftungsöffnung,die mit einer Servodruckquelle, einer Bremskammer bzw. der Atmosphäre verbunden sind, ein Ventilglied zum Steuern dieser Mündungen und ein pedälbetätigtes Glied aufweist, das mit dem Ventilgiied zur Betätigung desselben verbunden ist, um die Mündungen zu verbinden oder zu trennen und dadurch den Strömungsmitteldruck zur Beaufschlagung der ι Bremsen in einem ersten Bewegungsbereich des Pedales aufzubrin-

gen oder zu entlasten, und das ein zweites Bremsventil axial hinter dem ersten und mit zweiten Einlaß-, Abgabe- und Entlüftungsj mündungen, die mit einer für den Notfall vorgesehenen Bruekquelle, !einer Entlastungskammer für die Federbremse bzw. der Atmosphäre

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verbunden sind, einem zweiten Ventilglied zum Steuern der Mündungen, einer nachgiebigen Einrichtung, die das zweite Ventilglied ■ in einer Lage hält, in der es die zweite Einlaßmündung mit der Abgabemündung verbindet, und einen Stößel aufweist, der von dem pedalbetätigten Glied getragen wird und das zweite Ventilglied in eine zweite Stellung verschieben kann, in der die zweite Einlaßmündung und die zweite Abgabemündung voneinander getrennt sind und die letztere mit der zweiten Entlüftungsmündung bei einer Bewegung des Pedales über den.· ersten Bereich hinaus in Richtung der Betätigung der Bremse verbunden ist.

Federbetätigte Bremsen für Notfälle oder zur Verwendung beim Parken;, sind bekannt und weisefi gewöhnlich einen Kolben oder dergleichen auf, der durch eine starke Feder in Betätigungsrichtung der Bremse gedrückt und in die Lage, in der die Bremsen entlastet sind, durch einen auf den kolben entgegengesetzt zu der Feder wirkenden Druck bewegt und in dieser Lage gehalten wird. Kolben und Zylinder sind gewöhnlich hinter einer drückmittelbetätigten Servobremskammer angeordnet und der federbetätigte Kolben wirkt gegen die Servomembrän, um die Bremsen ,zu beaufschlagen, wenn der Notdruek von dem Federzylinder entlastet wird. Wenn bei be-■ kannten Vorrichtungen in einem Notfall, beispielsweise beim Verlust des Servodruekesi die Federbremse betätigt werden soll, muß ein Handventll betätigt werden, das plötzlich die" Druckentlastungskammer der Federbremse mit der Atmosphäre verbindet und gleichzeitig diese Kammer von dem Notbehäiter trennt. Unter äieäen Be-

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dingungen wird die Federbremse augenblicklich und·vollständig betätigt, so daß das Fahrzeug'oft in gefährlicher Weise plötzlich angehalten wird. Dies kann insbesondere bei schnell fließendem Verkehr zu Unfällen führen. ·

Der Druck von der Entlastungskammer für die Federbremse sollte daher steuerbar entlastet werden können, um eine graduelle Betätigung der Bremsen zu erreichen. Zu diesem Zweck wird bei einer bekannten Vorrichtung hinter das gewöhnliche, pedalbetätigte Servobremsventil ein Ventil für die Federbremse so angeordnet, daß der Fahrer in einem Notfall das Pedal weiter durchdrücken kann, um eine allmähliche öffnung eines Entiüftungsventiles zu erzielen, das den Druck von der Entlastungskammer der Federbremse zur Atmosphäre mit einer steuerbaren Geschwindigkeit entlastet, die durch das Maß der Pedalbewegung bestimmt ist. Der Fahrer muß jedoch vorsichtig sein, damit er nicht das Pedal mehr als nötig niederdrückt, so lange normale Betriebsbedingungen herrschen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ventil zu schaffen, das die oben beschriebene Funktion aufweist und zusätzlich so ausgestaltet ist, daß der Fahrer daran gehindert wird, gleichzeitig die Servobremsen zu betätigen und die Betätigungseinrichtung für die Federbremse freizugeben, wodurch eine verdoppelte und möglicherweise gefährliche Kraft auf die Bremse ausgeübt würde.

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Ein Ventil zum Steuern sowohl der Betätigung der Servodruckbremser als auch der für den Notfall vorgesehenen Federbremsen ist daher gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch eine die nachgiebige Einrichtung unterstützende Vorrichtung, die einer Verschiebung des zweiten Ventilgliedes in seine zweite Lage so lange einen Widerstand entgegensetzt, wie der Druck in der Servodruckquelle über einem vorbestimmten sicheren Wert bleibt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beilie-" genden Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 einen senkrechten Schnitt, der ein Ventil mit den erfindungsgemäßen Merkmalen im Zusammenhang mit einer Strömungsmitteldruck- und federbetätigten Bremseinrich-i

„tung zeigt; und -

.Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch ein abgewandeltes Aus- j führungsbeispiel des in Fig. 1 gezeigten Ventils.

Das in Fig. 1 gezeigte Ventilgehäuse 10 weist einen oberen Teil 12 auf, der im wesentlichen ein herkömmliches Bremsventil ist, das durch ein iedal betätigt wird und selbsttätig in eine neutrale Stellung übergeht und das zum Steuern der Servobetätigung der Bremsen dient. Ferner ist ein unterer Abschnitt 14 vorgesehen, der zum Steuern der durch die Feder beaufschlagten Bremsen dient. Der Servoventilabschnitt 12 weist eine Einlaßkammer 1 β auf, die über einen Anschluß 18 und eine Leitung 20' mit einem Servodruckbehälter 22 verbunden ist. Eine Abgabekammer 24 in dem Ventil- \

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teil 12 ist Über einen Abgabeanschluß 26 und die Leitung 28, JO mit herkömmlichen Servobremskammern 32, 34 verbunden. Die letztere ist mit einer tandembetätigten Federbremskammer J>6 herkömmlicher Bauweise ausgerüstet und schließt eine Feder zum Beaufschlagen

einer Bremse ein (nicht gezeigt), die in Betätigungsrichtung der ! ·

ί Bremse gegen einen Druckkolben oder eine Membran drückt und in

Abhängigkeit von dem auf den Kolben ausgeübten Druck entgegengei
[setzt zu der Federkraft bewegbar ist, um die Betätigungseinrich-

j tung für die Feder in der unwirksamen Lage zu halten.

: Das obere Ende der Abgabekammer 24 ist durch einen Abstufungskol- ; ben 38 verschlossen, der eine mittige Ausn-ehmung zur Aufnahme einer Abstufungs-Gummifeder 40 aufweist, die durch das Pedal 42* zusammengedrückt wird-und eine nach unten gerichtete Kraft auf den Kolben 38 gegen die nach oben gerichtete Kraft einer Feder ausübt, um einen Ventilsitz 44 in abdichtende Anlage mit einem kombinierten Entlüftungs- und Abgabeventilglied 45 zu bewegen, wobei zuerst ein Entlüftungskanal 46 in einer Buchse 48 geschlossen und danach der Ventilkörper 45 von dem Abgabeventilsitz 50 abgehoben wird, um die Einlaßkammer l6 mit der Abgabekammer 24 und den Servobremskammern 32, 34 zum Beaufschlagen der Bremsen i zu verbinden. Während sich der Druck in der Bremskammer aufbaut,

wirkt er gegen den Kolben 38 und bewegt diesen nach oben gegen die Feder 40 und den Fuß des Bedienungsmannes, bis das kombinierte

Einlaß- und Entlüftungsventilglied 45 sich in eine neutrale Lage bewegt hat. Wenn die Bremse freigegeben werden soll, nimmt der

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Bedienungsmann den Fuß vom Pedal, so daß die Feder 42 den Kolben . 38 in die in der Zeichnung gezeigten Lage bewegt, wobei zuerst der Ventilkörper 45 sich auf den^fentilsitz 50 setzt und danach der Entlüftungsventilsitz 44 von dem Ventilkörper 45 abgehoben wird, um die Abgabekammer 24 über den Kanal 46, eine Entlüftungskammer 52 und eine Rundung 5^ zur Freigabe der Bremsen mit "der Atmosphäre zu verbinden. Der oben beschriebene Servobremsabschnitt 12 ist an sieh bekannt (US PS J>.00^.825).

Der Steuerventilabschnitt 14 für die Federbremse weist eine Einlaßkammer 56 auf, die über eine Leitung 58 und ein Parkventil 60 mit einem für den Notfall vorgesehenen Reservebehälter 62 verbunden' ist. Das Parkventil ist in bekannter Weise aufgebaut. Wenn der Griff in einer Stellung ist, ist der Reservebehälter 62 von der Einlaßkammer 56 getrennt und letztere ist mit der Atmosphäre verbunden. In einer zweiten Stellung ist die Einlaßkammer von der Atmosphäre getrennt und mit dem Reservebehälter verbunden.'

Am unteren Ende der Abgabekammer 56 ist eine Abgabemündung 64 vorgesehen, die von einem Ventilsitz 66 umgeben ist, an dem.ein kombiniertes Einlaß- und Entlüftungsventil 68 angreifen kann. Das Ventil wird von dem unteren Ende einer Buchse 70 getragen, die einen mit der Entlüftungsmündung 54 in Verbindung stehenden Entlüftungskanal 71 enthält und gleitbar und abdichtend in einer \ ! mittigen Bohrung eines Verschlußteiles 72 gelagert ist und nor- . malerweise durch eine Feder 74 auf den Ventilsitz 66 gedrückt wird.

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Die Abgabemündung 64 führt in eine Abgabekammer 76, die über eine Mündung 78 mit der Federbremskamnaer 36 verbunden ist. Wenn das Ventil 68 in seiner offenen in der Zeichnung gezeigten Stellung ist und der Griff des Ventiles 6O sich in der Lage .befindet, in der es den Reservebehälter 62 mit der Einlaßkammer 56 verbindet, dann wird der Behälterdruck an die Federbremskammer 36 durch die Mündung 64 und die Abgabemündung 68 abgegeben, so daß die Betätigungseinrichtung der Federbremse in ihrer entlasteten Stellung gehalten wird.

Das kombinierte Einlaß- und Entlüftungsventil 68 wird normalerweise in der gezeigten offenen Stellung durch einen mittigen Anschlag 80 gehalten, der von einem Kolben 82 getragen wird, der in die gezeigte Lage durch eine Feder 84 gedrückt vird. Die Feder sitzt in einer Kammer 86, die über eine Leitung 88 und eine Leitung 20 in offener Verbindung mit dem Servobehälter steht. Die Anordnung ist so getroffen, daß der in dem Servobehälter 22 herrschende Servodruck an die Druckkammer 86 abgegeben wird, um zusammen mit der Feder 84 den Kolben 82 in Anlage mit der Anschlagschulter 90 zu halten, so daß der Anschlag 80 in seiner angehobenen Stellung ist. Auf diese Weise ist der Ventilsitz 92 am oberen Ende des Anschlages in abdichtender Anlage mit dem kombinierten Entlüftungs- und Abgabeventil 68, so daß die Abgabekammer 76 von dem Entlüftungskanal 71 in"der Buchse 70 getrennt wird. Solange also Servodruek in dem Behälter 22 vorhanden ist, drückt die Feder und der Servodruck den Kolben 82 nach ooen gegen den nach unten gerichteten Druck, der auf die Oberseite des Kolbens durch den Strömungsmitteldruck mit dem Reserve-

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behälter 62 und in der Entlastungskammer der Federbremse ausgeübt ^; wird.

. Das obere Ende des Anschlages 80 hat eine halbkugelförmige Ausnehmung 94. Mit dieser Ausnehmung fluchtet das abgerundete Ende eines Stößels 96, der starr und koaxial mit dem oberen Abstufungskolben jj8 verbunden ist. Der Abstand zwischen dem unteren Ende des Stößels 96 und der Ausnehmung 9²J- in dem Anschlag. 80 des unteren : Kolbens 82 ist größer als der Abstand zwischen dem EntlÜftungs-

: ventilsitz 44 und dem kombinierten Servo- und Entlüftungsventil 45, so daß bei einer normalen Servobetätigung, wenn der Bedienungs mann das Pedal 42 um einen normalen Betrag niederdrückt, um das Ventil 45 zu öffnen, der Stößel nicht an der Ausnehmung 94 angreift. Solange daher der Servodruck zum Anhalten des Fahrzeugs ausreicht, bleiben die Steuerventilteile für die Federbremse in der in der Zeichnung gezeigten Lage und bleiben außer Funktion. Wenn jedoch der Fahrer das Pedal über das,normalerweise zu erwartende Maß hinaus niederdrückt, so daß der Stößel 96 in Anlage mit der Ausnehmung 94 kommt, ist die Kraft des Servodruckes und der

' Feder 94 auf die untere Seite des Kolbens 82 genügend groß, so daß der Anschlag 8O-als Begrenzungsanschlag für das Servoventil dient, das an diesem Punkt genügend weit geöffnet ist, um eine
volle Servobremsung zu erreichen. Der Fahrer ist dabei einfach nicht in der Lage, das Pedal weiter als bis zu der von der Ausnehmung 94 gebildeten Grenze niederzudrücken.

Wenn der Fahrer das Pedal 42^f betätigt, um eine normale Servo-■ bremsung zu erreichen, und wenn die Servobremsen nicht anspre-

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s ■■■■.-. ·

chen, wird dem Fahrer sofort angezeigt, daß der Servodruck verlorengegangen ist und daß er die für den Notfall vorgesehene Federbremse betätigen muß. Wie Üblich kann er dies durch Betätigung des Ventils 60 ausführen, um die Federbremskraft, direkt mit der Atmosphäre zu verbinden. Auf diese Weise erreicht er eine schlagartige Betätigung der Notbremse. Erfindungsgemäß kann er sich

andererseits dafür entscheiden, das Ventil 60 nicht zu betätigen, sondern das Pedal 42' um einen größeren Betrag niederzudrücken, bis das Ende des Stößels 96 an der Ausnehmung 94 angreift. Da der Kolben 82 nicht mehr durch die kombinierte Kraft des Servodruckes und der Feder sondern nur durch die Kraft der letzteren beauf-

! schlagt wird, kann der Fahrer den Kolben 82 nach unten gegen die

Kraft der Feder 84 bewegen, bis das untere kombinierte Einlaß-

und Entlüftungsventil 68 an dem Sitz 66 angreift. Auf diese Weise wird der Not-Reservebehälter von der Federbremskammer getrennt und bei weiterer Bewegung wird der Ventilsitz 92 am oberen Ende des Anschlages 80 außer Eingriff mit dem kombinierten Einlaß-

! und Entlüftungsventil 68 bewegt, so daß der Druck in der Federbremskammer durch die Mündung 64, den Kanal 71 in der Buchse 70,

j die Entlüftungskammer 52 und die Entlüftungsmündung 54 zur Atimosphäre entweichen kann.

Während der Druck in der Entlastungskammer abfällt, wird der nach unten gerichtete Druck auf den Kolben 82 entlastet, so daß die Feder 84 den Kolben und daher den VentiLsitz 92 nach oben gegen

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die Feder 40 bewegt, um das Ventilglied 68 in einer Ausgleichsstellung zu bringen und eine teilweise Betätigung der Federbremse und daher eine allmähliche Verlangsamung des Fahrzeuges zu erreichen. Der Fahrer kann die Bremsverzögerung nach Belieben durch weiteres Niederdrücken des Pedales erhöhen, so daß das Fahrzeug fast wie dijrch eine normale Servobremsung zum Halten gebracht wird. Wenn das Fahrzeug zu schnell abbremst, kann der Fahrer die Bremsverzögerung offenbar dadurch vermindern, daß er das Pedal etwas losläßt, so daß mehr Druck in die Entlastungs- W kammer entweichen kann. Dabei ist selbstverständlich vorausgesetzt, daß der Notdruck immer noch zur Verfügung steht.

Das"in Fig. 2 gezeigte Ventil ist im wesentlichen identisch dem in Fig. 1 gezeigten Ventil, und gleiche Bezugszahlen gehören zu entsprechenden Teilen. Der Hauptunterschied zwischen den in Fig.l und Fig. 2 gezeigten Ventilen besteht darin, daß das letztere statt eines festen, von dem Stößel 96 beaufschlagbaren Anschlag 80 der Kolben 82 mit einem Anschlag 97 versehen ist, der gleitbar gegenüber dem Kolben 82 in einem hohlen Hals 98 gelagert ist, der wiederum einstückig mit der Oberseite des Kolbens 82 und * mit Ausnahme seiner Bohrung bezüglich der Abmessungen und der

^: Funktionsweise dem Anschlag 80 in Fig. 1 ähnlich ist. In dem Hals 98 ist innen neben dem oberen Ende eine Nut vorgesehen, die einen Sprengring 90 aufnimmt, gegen den das obere Ende des \ Anschlages 97 durch eine Feder, beispielsweise eine Belleville-Feder 102, gedrückt wird, die zwischen dem Boden des Halses und der Unterseite des Anschlages angeordnet ist.

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Erfindungsgemäß ist der gleitbare Anschlag dazu vorgesehen, zu verhindern, daß die Federbremse zusätzlich zu der normalen Servobremse betätigt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Feder 102 so ausgewählt ist, daß sie genügend Vorspannung hat, um gegenüber der Feder 84 nachzugeben, wenn der Servodruck auf den Kolben 82 wirkt und der Stößel 96 versehentlich nach unten in Eingriff mit der Nut 94 bewegt wurde. Wenn andererseits ein Druckverlust an der Unterseite des Kolbens 82 auftritt, ist die Federkraft der Feder 102 so bemessen, daß sie nicht unter der Wirkung der Feder 84 zusammengedrückt wird sondern nahezu wie ein starres Glied zwischen dein Stößel 96 und dem Boden des Halses 98 wirkt, so daß die Federbremsen wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben betätigt werden. Die Federn müssen so ausgelegt sein, daß sie genügend zusammengedrückt werden können, so daß sie nicht starr werden, bevor der Kolben 38 an der Oberkante 104 des geschlitzten Halsteiles 106 angreift, der als Führung für den Ventilsitz 44 dient. Auf diese Weise wird eine unbeabsichtigte Betätigung der Federbremsen verhindert, wenn ein normaler Servodruck auf die Unterseite des Kolbens 82 wirkt.

Fig. 2 zeigt auch andere Mittel, um die Kammer 86 unter dem Kolben 82 mit der Servodruckquelle zu verbinden. Eine Bohrung 108 kann in dem Körper des Ventiles vorgesehen sein, um die Kammer 86 mit der Einlaßkammer l6für den Servodruck zu verbinden.

Die Erfindung schafft demnach ein kombiniertes Steuerventil sowohl für Servobremsen als auch für Federbremsung, das von dem

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Fahrer so kontrolliert betätigbar ist, daß eine gesteuerte all- I mähliche Betätigung der Federbremse bei einem Verlust des Servo- ; druckes erreicht wird. !

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Claims

Patentanwälte
Dr. Ing. H. Negendank

DIpI. !ng. H. Hauck

Dipl. Phys. W. Schmitz

8MUnchen<5,Mo«arhtr.23

Tel. 5380586

Bendix Westinghouse

Automotive Air Brake Co.

j 901 Cleveland Street München, 3. Oktober 1969

'Elyria, Ohio, USA (Anwaltsakte M-877)

Patentansprüche

[ 1J Ventil zum Steuern druckmittelbetätigter Bremsen und federbetätigter, druckmittelentlasteter Bremsen, das in einem Gehäuse ein erstes Bremsventil mit einer Einlaß-, einer Abgabe-

^: und einer Entlüftungsöffnung_;die mit einer Servodruckquelle, einer Bremskammer bzw. der Atmosphäre verbunden sind, ein Ventilglied zum Steuern dieser Mündungen und ein pedalbetätigtes Glied aufweist, das mit dem Ventilglied zur Betätigung desselben verbunden ist, um die Mündungen zu verbinden oder zu trennen und dadurch den Strömungsmitteldruck zur Beaufschla-

. gung der Bremsen in einem ersten Bewegungsbereich des Pedales aufzubringen oder zu entlasten, und das ein zweites Bremsventil axial hinter dem ersten und mit zweiten Einlaß-r, Abgabe- und Entlüftungsmündungen, die mit einer für den Notfall vorgesehenen Druckquelle, einer Entlastungskammer für die Peder-

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bremse bzw. der Atmosphäre verbunden sind,, einem zweiten Ventilglied zum Steuern der Mündungen, einer nachgiebigen Einrichtung, die das zweite Ventilglied in einer Lage hält, in der es die zweite Einlaßmündung mit der Abgabemündung verbindet, und einen Stößel aufweist, der von dem pedalbetätigten Glied getragen wird und das zweite Ventilglied in eine zweite Stellung verschieben kann, in der die zweite Einlaßmündung und die zweite Abgabemündung voneinander getrennt sind und die letztere mit der zweiten Entlüftungsmündung bei einer Bewegung des Pedales über den ersten Bereich hinaus in Richtung der Betätigung der Bremse verbunden ist, gekennzeichnet durch eine die nachgiebige Einrichtung (84) unterstützende - Vorrichtung, die einer Verschiebung des zweiten Ventilgliedes (68) in seine zweite Lage so lange einen Widerstand entgegensetzt, wie der Druck in der Servodruckquelle (22) über einem vorbestimmten sicheren Wert bleibt.
2. Ventil nach Anspruch 1, in dem das zweite Ventilglied einen in einer Kammer des Ventilgehäuses axial bewegbaren Kolben

aufweist, der auf einer Fläche der Wirkung der nachgiebigen Einrichtung in der Kammer und an seiner anderen Fläche dem Druck an der zweiten Abgabemündung ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer mit dem Druck von der Servodruckquelle (22) beaufschlagt ist.

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J. Ventil nach Anspruch 2, bei dem der\ Kolben einen Ventilsitz für das zweite Ventilglied aufweist und eine Anschlagfläche für den Eingriff des Stößels vorgesehen ist, gekennzeichnet durch eine nachgiebige Einrichtung (102) zwischen dem Kolben (82) und der Fläche des Anschlages (97)* deren Stärke so bemessen ist, daß eine Bewegung zwischen den Teilen bei dem Angreifen des Stößels (96) an der Anschlagfläche möglich ist, so lange der Druck in der Kammer über dem vorbestimmten sicheren Wert bleibt.

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