DE2726520C2

DE2726520C2 -

Info

Publication number: DE2726520C2
Application number: DE2726520A
Authority: DE
Inventors: Bernd-Joachim Ing.(Grad.) 3050 Wunstorf De Kiel; Peter Ing.(Grad.) 3000 Hannover De Feske
Original assignee: Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH
Current assignee: Wabco Vermogensverwaltung GmbH
Priority date: 1977-06-11
Filing date: 1977-06-11
Publication date: 1990-01-11
Also published as: DE2726520A1; SE7804423L; IT7868146A0; IT1203182B; GB1602808A; SE445105B

Description

Die Erfindung betrifft eine lastabhängige Bremskraft- Regeleinrichtung nach Patent 26 51 916, wobei die Bremsdruck-Regelventileinrichtung und die Vorsteuer ventileinrichtung koaxial angeordnet sein können nach Zusatzpatent 27 02 346 zum Patent 26 51 916, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

In dem genannten Hauptpatent ist eine lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung angegeben, welche be stimmte Forderungen der Fahrzeughersteller bei einem Einspruch in einer Größenordnung von 1 bar in Regler stellung "leer" nach einem Ausgangsdruck von 1,5 bar bei 7,5 bar Eingangsdruck erfüllt, ohne daß dabei sich die Einbaumaße wesentlich vergrößern und ohne daß kostspielige Maßnahmen ergriffen werden müssen.

Die genannten Forderungen, die ein Regelverhältnis von 13 : 1 beinhalten, werden gemäß dem Hauptpatent realisiert, indem eine entsprechend ausgebildete, in dem auf eine nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung zurückgehenden deutschen Patent 27 24 945 beschriebene Vorsteuer ventileinrichtung mit zugehörigen Verbindungen im Gehäuse der lastabhängigen Bremskraft-Regeleinrichtung angeordnet wird.

Gemäß dem genannten Zusatzpatent kann der Gegenstand des genannten Hauptpatents durch koaxiale Anordnung der Bremsdruck-Regelventileinrichtung und der Vorsteuerventileinrichtung fertigungstechnisch verein facht werden mit Vorteilen bei der Anbringung der Be- und Entlüftungsbohrungen als auch der Möglichkeit einer kleineren Bauweise.

Neben Bremskraft-Regeleinrichtungen der im Hauptpatent beschriebenen Art mit einem großen Regelverhältis bis zu 13 : 1 werden auch Bremskraft-Regeleinrichtungen mit einem normalen Regelverhältnis von ca. 4,7 : 1 und darunter benötigt. Dies hat zur Folge, daß unter schiedliche Bremskraft-Regeleinrichtungen hergestellt und bereitgehalten werden müssen.

Zur Vermeidung dieses Nachteils wird in dem auf eine nicht vorveröffentlichte Anmeldung zurückgehenden Patent 27 03 945 vorgeschlagen, bei einer Bremskraft- Regeleinrichtung nach Art des Hauptpatents oder des genannten Zusatzpatents das Regelverhältnis durch Stillegung des Auslaßventils der Vorsteuerventilein richtung oder durch Stillegung der Abstufungskammer oder durch Verbindung der Abstufungskammer mit der Vorsteuerkammer zu verringern. Die mit diesen Maß nahmen erzielbare Verringerung des Regelverhältnisses ist jedoch begrenzt.

Überlegungen, das Regelverhältnis in weiten Grenzen durch Verkürzung des Kolbenhubes zu verringern, mußten verworfen werden, da die durch Gehäuserippen veränder liche Fläche der Membran des Abstufungskolbens dadurch kleiner würde mit dem Nachteil, daß die Regelgenauig keit darunter leiden würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brems kraft-Regeleinrichtung der eingangs genannten Arten so auszubilden, daß sie mit einfachen Mitteln eine Verringerung des Regelverhältnisses in weiten Grenzen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestal tungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei unverän dertem Hub des Abstufungskolbens und somit bei unver ändertem vollem Schwenkbereich des lastabhängig verstellbaren, mit der Achse verbundenen Hebels. Als weiterer Vorteil ist zu erwähnen, daß sich die Erfin dung ohne Änderung der Gußteile der Bremskraft-Regel einrichtung ausführen läßt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird durch die Umgestaltung eines der Vorsteuerventileinrichtung zugeordneten Ventilgehäusedeckels und die dadurch gebildete Führung des Vorsteuerkolbens zwischen der Gehäusewand und einem Kolbenansatz dieses Ventil gehäusedeckels die Möglichkeit geschaffen, durch wechselseitigen Einbau von O-Ringen als Ringdichtungen zwischen Gehäusewand und Vorsteuerkolben und zwischen Vorsteuerkolben und Kolbenansatz die obenerwähnten, in der Praxis benötigten, Regelverhältnisse unter Verwendung gleicher Bauteile zu realisieren.

Anhand von Abbildungen werden nachfolgend Aufbau und Funktion von Ausführungsbeispielen, welche drei Varianten erzielbarer Regelverhältnisse beinhalten, erläutert. Es zeigt

Fig. 1a einen Schnitt durch eine Bremskraft-Regelein richtung (Regelverhältnis < 4,7 : 1),

Fig. 1b einen Schnitt durch eine gegenüber Fig. 1a geänderte Vorsteuerventileinrichtung (Regel verhältnis < 4,7 : 1),

Fig. 1c eine gegenüber beiden vorstehenden Figuren geänderte Vorsteuerventileinrichtung (Regel verhältnis 4,7 : 1),

Fig. 2 schematisch das Kennfeld des Vorsteuerdrucks der Bremskraft-Regeleinrichtung.

Die Bremskraft-Regeleinrichtung Fig. 1a, nachstehend auch Bremskraftregler genannt, weist ein Gehäuse 1 auf mit einem Kolben 2, einer flexiblen Membran 3 und einem Doppelventil 6, 7 und 8. Das Doppelventil wird gebildet von dem Doppelventilkörper 6, einem an der Innenwand des Kolbens 2 angeordneten Ventilsitz 7 und einem weiteren Ventilsitz 8, der an der oberen Stirnfläche eines unter dem Doppelventilkörper 6 angeordneten Ventilstößels 9 ausgebildet ist. Mit dem Kolben 2 ist eine Anzahl radialer Rippen 10 verbunden, die zwischen entsprechende Rippen 11 berührungslos eingreifen, die am Gehäuse 1 ange ordnet sind. Die der Membran 3 zugewandten Stirn flächen 10 a bzw. 11 a der radialen Rippen 10 bzw. 11 bilden Teile eines Kegelmantels. In der in der Abbildung dargestellten Stellung liegt die Membran 3 an den Stirnflächen 11 a an. Der aus dem Kolben und der Membran gebildete Abstufungs kolben 2, 3 weist eine obere Wirkfläche 12 und eine untere Wirkfläche 15 auf. Die obere Wirkfläche 12 ist unveränderlich und steht über eine Steuerkam mer 13 mit einem Druckluftanschluß 14 in Ver bindung, der zum Motorwagen-Bremsventil oder An hänger-Bremsventil führt. Die untere Wirkfläche 15 ändert sich mit der Bewegung des Abstufungs kolbens 2, 3 und steht in Verbindung mit einem zu den Bremszylindern führenden Anschluß 17.

Der Ventilstößel 9 steht kraftschlüssig mit einem Kugelzapfen 21 eines Hebels 22 in Verbindung, der an dem Zapfen einer Welle 23 gelagert ist, die über einen Hebel 24 unter Zwischenschaltung eines nicht dargestellten Gestänges und eines Federungskörpers mit der Fahrzeugachse in Verbindung steht. Der Ventilstößel 9 weist einen Entlüftungskanal 18 auf, der über eine Kammer 19 und eine Entlüftung 20 ent lüftet wird. Koaxial zum Ventilstößel 9 ist im Ge häuse ein Ausgleichkolben 25 angeordnet, dessen oberes Kolbenende den Kugelzapfen von unten ab stützt und somit einen Ausgleich für die von oben auf den Kugelzapfen 21 einwirkenden Kräfte schafft. Eine unter dem Ausgleichkolben 25 befindliche Kam mer 26 steht über ein Verbindungsrohr 28 mit der Steuerkammer 13 in Verbindung.

Im oberen Teil des Gehäuses 1 des Bremskraftreglers ist die Vorsteuerventileinrichtung mit den er findungsgemäßen Merkmalen angeordnet. Sie be steht aus einem Vorsteuerkolben 29, welcher unter Spannung einer sich gegen den Ventilge häusedeckel 1 a abstützenden Feder 39 steht, deren Spannung mittels einer im Ventilgehäusedeckel 1 a ange ordneten Schraube 40 einstellbar ist, und einem Einlaßventil 31, 32 sowie einem Auslaßventil 31, 33. Das Einlaßventil 31, 32 wird von einem als gemeinsames Öffnungs- und Schließglied dienenden Ventil körper 31 und einem gehäusefesten Ventilsitz 32, das Auslaßventil wird von dem Ventilkörper 31 und einem am Vorsteuerkolben 29 ausgebildeten Ventilsitz 33 gebildet. Zwischen dem Vorsteuerkolben 29 und dem Gehäuse 1 sind eine Vorsteuerkammer 35 und eine Abstufungskammer 36 vorgesehen, die druckmäßig voneinander getrennt sind. Die Abstufungskam mer 36 steht über eine Bohrung 37 mit dem An schluß 14 in Verbindung, während die Vorsteuer kammer 35 über das Einlaßventil 31, 32 und die Steuerkammer 13 mit dem Anschluß 14 in Verbindung steht. Die Vorsteuerkammer 35 steht außerdem direkt über eine Bohrung 38 mit der oberhalb der Membran 3 be findlichen Kammer 3 a in Verbindung und wird bei offenem Auslaßventil 31, 33 über den Entlüftungs kanal 18 und die Entlüftung 20 entlüftet. Die Entlüftung des Atmungsraumes 29 a oberhalb des Vor steuerkolbens 29 erfolgt ebenfalls über den Entlüftungskanal 18 und die Ent lüftung 20.

Nachfolgend soll kurz die Funktion des lastab hängigen Bremskraftreglers selbst beschrieben werden.

Bei einer Bremsung gelangt vom Motorwagen-Brems ventil bzw. vom Anhänger-Steuerventil Bremsdruck über den Anschluß 14 in die Steuerkammer 13 und drückt den Kolben 2 nach unten. Dabei wird durch den Doppelventilkörper 6 der Ventilstößel 9 ebenfalls hinabgedrückt, bis dieser auf den Kugelzapfen 21 aufsitzt und beim weiteren Hinabgehen das Ven til 6, 7 öffnet. Die Druckluft kann nun über den Anschluß 17 in die Bremszylinder sowie in die Kam mer 16 unterhalb der Membran 3 einströmen.

Die Membran 3 löst sich während der Abwärtsbe wegung des Kolbens 2 von der im Gehäuse ange brachten Rippe 11 und legt sich in zunehmendem Maße an die Rippen 10 des Kolbens 2 an. Die wirk same Membranfläche wird so laufend vergrößert, bis sie die Fläche der Kolbenoberseite überwiegt. Da durch wird der Kolben 2 wieder angehoben und das Ventil 6, 7 wieder geschlossen. Damit ist eine Bremsschlußstellung erreicht. Der jetzt in den Bremszylindern herrschende Druck entspricht dem in Abhängigkeit vom Beladungsgewicht geregelten Druck.

Über das Verbindungsrohr 28 ist die in das Gerät eingesteuerte Druckluft gleichzeitig in die Kam mer 26 unter den Kolben 25 gelangt, wobei der Kolben 25 den Kugelzapfen 21 abstützt.

Nach Aufhebung des Bremsdruckes schiebt die in den Bremszylindern befindliche Druckluft den Kolben 2 in seine obere Endlage und entweicht über das Aus laßventil 6, 8 durch den Entlüftungskanal 18 des Ventil stößels 9 und über die Kammer 19 und die Entlüftung 20 ins Freie.

Bei der bisherigen Beschreibung des lastab hängigen Bremskraftreglers anhand der Fig. 1a ist die Wirkungsweise der Vorsteuerventileinrichtung nicht berücksichtigt worden. Der über den Anschluß 14 ankommende Bremsdruck gelangt gleichzeitig über die Steuerkammer 13 und das Einlaßventil 31, 32 in die Vorsteuerkammer 35 und wirkt weiter über die Bohrung 38 auf die Membran 3 und außerdem gelangt dieser Bremsdruck direkt über die Boh rung 37 und die Abstufungskammer 36 in eine Zusatzkammer 36 a.

Bei einem bestimmten, in der Vorsteuerkammer 35 auf die Unter seite des Vorsteuerkolbens 29 wirkenden Eingangsdruckes be wegt sich der Vorsteuerkolben 29 gegen die Kraft der Feder 29 und gegen die Kraft des in der Kam mer 36 a herrschenden, auf die Ringfläche des Vor steuerkolbens 29 in Spannungsrichtung der Feder 39 wirkenden Druckes nach oben und bewirkt somit das Schließen des Einlaßventiles 31, 32. Die bis zum Schließen des Einlaßventiles 31, 32 auf die Ober seite der Membran strömende Druckluft wird dem auf die Unterseite der Membran sich aufbauenden Brems zylinderdruck entgegen und hebt in diesem Bereich die lastabhängige Regelung auf, d. h. in der Kam mer 16 unterhalb der Membran 3 baut sich ein ent sprechend höherer Druck auf.

Bei einem über eine bestimmte Druckhöhe hinaus gehenden, vom Motorwagen-Bremsventil ausgesteuer ten Bremsdruck baut sich, da das Einlaßventil 31, 32 geschlossen ist, nur noch in der Zusatzkammer 36 a der Druck weiter auf und bewegt den Vorsteuerkolben 29 wieder nach unten, was eine erneute Öffnung des Einlaß ventiles 31, 32 bewirkt und die Membran 3 über die Bohrung 38 mit Druckluft beaufschlagt wird. Es folgt wieder das obenerwähnte Schließen des Ein laßventiles 31, 32 und bei anschließendem weiteren Druckanstieg in der Zusatzkammer 36 a ein er neutes Öffnen des Einlaßventiles 31, 32. In der Fig. 2 ist die sich auf diese Weise einstellende Kennlinie des Reglers durch den Linienverlauf a und b dargestellt, was einem Regelverhältnis von < 4,7 : 1 entspricht. Der Punkt A entspricht dem "Einsprungdruck" und der Punkt B ₁ dem vollen Bremsdruck.

Aus dem für ein Regelverhältnis < 4,7 : 1 aus gelegten Bremskraftregler kann nun ohne Änderung von Bauteilen mit einfachen Maßnahmen ein Brems kraftregler mit einem Regelverhältnis < 4,7 : 1 geschaffen werden, indem lediglich - wie in Fig. 1b dargestellt - der O-Ring aus der Ring nut A des Deckels 1 a entfernt wird und statt dessen ein O-Ring in die Ringnut B des Vorsteuerkolbens 29 eingelegt wird. Somit wird ein Druckaufbau in der Zusatzkam mer 36 a verhindert und ein der Kraft der Feder 39 entgegengesetzt wirkender Druck kann sich in der Abstufungskam mer 36 aufbauen und die Voraussetzungen für die in der Hauptanmeldung beschriebenen Regelverhältnisse < 4,7 : 1 werden realisiert. Die sich somit einstellende Kennlinie des Reglers zeigt der Linien verlauf a und d in Fig. 2, wobei Punkt A auch hier dem "Einsprungdruck" und Punkt B ₃ dem vollen Brems druck entsprechen.

Um die dritte durch die erfindungsgemäße Maßnahmen erzielbare Ausführung eines Reglers mit einem Regelverhältnis 4,7 : 1 zu schaffen, braucht lediglich die Bohrung 37 verschlossen zu werden. Auf den Einbau von O-Ringen in die Ringnuten A und B kann dabei verzichtet werden. Den Verlauf dieser Kennlinie zeigt die Linienführung a und c in Fig. 2, wobei der volle Bremsdruck durch den Punkt B ₂ gekennzeichnet ist.

Claims

1. Lastabhängige Bremskraft-Regeleinrichtung in druckmittelbetätigten Fahrzeugbremsanlagen, die folgende Merkmale umfaßt:

a) die Einrichtung enthält einen vom Bremsdruck beaufschlagbaren, aus einem Kolben (2) und aus einer Membran (3) bestehenden Abstufungskolben (2, 3);
b) die einer Steuerkammer (13) zugeordnete kleinere Fläche (12) des Abstufungskolbens (2, 3) ist mit dem von einem Bremsventil angesteuerten Druck über einen Anschluß (14) der Steuerkammer (13) beaufschlagbar;
c) die einer Auslaßkammer (16) zugeordnete größere Fläche (15) des Abstufungskolbens (2, 3) ist mit dem in den Radbremszylindern wirksamen Bremsdruck beaufschlagbar;
d) eine vom Abstufungskolben (2, 3) betätigbare Bremsdruck-Regelventileinrichtung (6, 7, 8) stellt eine Verbindung zwischen der Steuerkammer (13) und der Auslaßkammer (16) sowie zwischen der Auslaßkammer (16) und der Atmosphäre her;
e) die Regelgröße der Bremsdruck-Regelventileinrich tung (6, 7, 8) ist über ein lastabhängig verstell bares Stellglied (22) einstellbar;
f) eine Vorsteuerventileinrichtung (29, 31, 32, 33) ist derart geschaltet, daß sie in Abhängigkeit vom auf die kleinere Fläche (12) des Abstufungs kolbens (2, 3) wirkenden Steuerdruck eine Verbindung zwischen der Steuerkammer (13) und der von der Membran (3) auf der der Auslaßkammer (16) gegenüberliegenden Seite begrenzte Kammer (3 a) steuert und diese Verbindung oberhalb eines bestimmten Steuerdrucks sperrt;
g) die Vorsteuerventileinrichtung (29, 31, 32, 33) besteht aus einem abschaltbaren Einlaßventil (31, 32) und aus einem den Vorsteuerdruck entlüftenden Auslaßventil (31, 33);
h) das Ein- und Auslaßventil (31, 32 und 31, 33) haben ein gemeinsames Öffnungs- und Schließglied (31) und einen vom Vorsteuerdruck beaufschlagbaren Vorsteuerkolben (29);
i) das Öffnungs- und Schließglied (31) bildet mit einem gehäusefesten Ventilsitz (32) das Einlaßven til (31, 32) und mit einem Ventilsitz (33) am Vorsteuerkolben (29) das Auslaßventil (31, 33);
k) der Vorsteuerkolben (29) ist als Stufenkolben ausgebildet;
l) die stufenförmigen Ausbildungen des Vorsteuerkol bens (29) bilden mit dem Gehäuse der Vorsteuer ventileinrichtung (29, 31, 32, 33) eine Vorsteuer kammer (35) und eine Abstufungskammer (36);
m) die Vorsteuerkammer (35) ist mit dem Steuerdruck über das Einlaßventil (31, 32) belüftbar;
n) die Abstufungskammer (36) ist mit dem Steuerdruck direkt belüftbar;
o) zwischen der oberhalb der Membran (3) gelegenen Kammer (3 a) und der Vorsteuerkammer (35) besteht eine Verbindung, und beide Kammern (3 a, 35) sind über das Auslaßventil (31, 33) in die Atmosphäre entlüftbar;
p) der Vorsteuerkolben (29) steht unter der Spannung einer Feder (39), deren Spannungsrichtung dem Druck in der Vorsteuerkammer (35) und in der Abstufungskammer (36) entgegengerichtet ist;
q) das Öffnungs- und Schließglied (31) steht unter der Spannung einer weiteren Feder (30), deren Spannungsrichtung in Schließrichtung des Auslaß ventils (31, 33) gerichtet ist;
r) die Vorsteuerventileinrichtung (29, 31, 32, 33) ist im Gehäuse (1) der Bremskraft-Regeleinrichtung angeordnet;
s) die Verbindung zwischen der Vorsteuerkammer (35) und der Kammer (3 a) oberhalb der Membran (3) besteht aus einer Gehäusebohrung (38);
t) die direkte Belüftung der Abstufungskammer (36) besteht aus einer Gehäusebohrung (37), welche eine Verbindung mit der Steuerkammer (13) darstellt,

nach Patent 26 51 916, wobei die Bremsdruck-Regel ventileinrichtung (6, 7, 8) und die Vorsteuerventil einrichtung (29, 31, 32, 33) koaxial angeordnet sein können nach Zusatzpatent 27 02 346 zum Patent 26 51 916, gekennzeichnet durch die Merkmale:

u) zwischen einer der Vorsteuerkammer (35) und der Abstufungskammer (36) gegenüberliegenden Fläche des Vorsteuerkolbens (29) und dem Gehäuse der Vorsteuerventileinrichtung (29, 31, 32, 33) ist eine Zusatzkammer (36 a) eingeschlossen;
v) die wirksamen druckbeaufschlagten Flächen des Vorsteuerkolbens (29) und damit das Regelverhält nis der lastabhängigen Bremskraft-Regeleinrichtung sind entweder bei miteinander verbundener Zusatzkammer (36 a) und Abstufungskammer (36) durch Abdichtung der Zusatzkammer (36 a) gegenüber der Atmosphäre (Ringdichtung A) oder bei mit der Atmosphäre verbundener Zusatzkam mer (36 a) durch Abdichtung (Ringdichtung B) der Abstufungskammer (36) gegenüber der Zusatzkammer (36 a) oder durch Verschließen der Gehäusebohrung (37) veränderbar.

2. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale:

a) der Vorsteuerkolben (29) ist als Topfkolben ausgebildet;
b) in den Innendurchmesser des Vorsteuerkolbens (29) greift ein an einem Ventilgehäusedeckel (1 a) vorgesehener Kolbenansatz (1 b) ein, wobei zwischen dem Ventilgehäusedeckel (1 a) und der der Vorsteuerkammer (35) und der Abstufungs kammer (36) gegenüberliegenden Fläche des Vorsteuerkolbens (29) die Zusatzkammer (36 a) begrenzt wird;
c) es ist entweder zur Abdichtung der Zusatzkammer (36 a) gegenüber der Atmosphäre zwischen dem Kolbenansatz (1 b) und dem Innendurchmesser des Vorsteuerkolbens (29) eine Ringdichtung (A) oder zur Abdichtung der Abstufungskammer (36) gegenüber der Zusatzkammer (36 a) zwischen dem Außendurch messer des Vorsteuerkolbens (29) und der zuge ordneten Gehäusewand eine Ringdichtung (B) angeordnet.

3. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringdichtung (A) zwischen dem Kolbenansatz (1 b) und dem Innendurch messer des Vorsteuerkolbens (29) in einer Nut im Außendurchmesser des Kolbenansatzes (1 b) aufge nommen ist.

4. Bremskraft-Regeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Außendurchmesser des Vorsteuerkolbens (29) und der zugehörigen Gehäusewand angeordnete Ringdichtung (B) in einer Nut im Außendurchmesser des Vor steuerkolbens (29) aufgenommen ist.