DE3016200C2 - Überlastungsschutzrelaisventil für kombinierte Betriebs- und Federspeicherbremsen von Fahrzeugen, insbesondere Straßenfahrzeugen - Google Patents

Description

Auch die DE-OS 27 48 141 zeigt eine Bremsanlage mit Überlastungsschutz. Diese wird in der üblichen Schaltung verwirklicht, nämlich unter Verwendung von einkreisig ansteuerbaren Relaisventilen im Zusammenhang mit jeweils einem Zweiwegeventil, über welches der jeweils höhere Eingangsdruck weitergeleitet wird. Zur Steuerung der Federspeicherbremse ist darüber hinaus ein Umschaltventil vorgesehen, welches einen Stufenkolben besitzt, der auf Federn abgestützt ist und andererseits anströmseitig zwei Teilwirkflächen aufweist. Dieses Umschaltventil dient als Sicherheitsventil bei Auftreten eines Defektes in der Druckluftversorgung. An dieses Umschaltventil ist der Druck der Betriebsbremse herangeführt, der auf eine Teilwirkfläche einwirkt. Der Druck der Handbremse ist durch dieses Ventil hindurchgeführt und belastet gleichzeitig die zweite Teilwirkfläche. Auch der Vorratsdruck wirkt auf dieses Umschaltventil ein, jedoch nur als Stellgröße zur Erreichung einer Stellung, in der die Bereitschaft des Ventiles zu seiner Funktion nicht gegeben ist. Auch der Anschluß der Betriebsbremsleitung vermag nicht einen Impuls auszusteuern, sondern bewirkt lediglich eine Verstellung der relativen Lage des Stufenkolbens gegen den Druck von Federn und damit eine Verstellung des Einlaßventiles. Wie hier ist es auch zu weiteren anderen Zwecken bekannt, Stufenkolben mit zwei anströmseitigen Wirkflächen einzusetzen, so beispielsweise bei

Zweikreisbremsventilen, bei Druckverhältnisventilen usw.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Überlastungsschutzrelaisventil der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß konstruktiv völlige Freiheit hinsichtlich der Über- bzw. Untersetzung der eingesteuerten Drücke im Verhältnis zum ausgesteuerten Druck besteht. Es soll also insbesondere möglich sein, die den beiden Steuerkammern zugeordneten Teilwirkflächen gleich groß zu wählen und/oder durcn eine Über- bzvf. Untersetzung eine Anpassung an den vom Federspeicher bestimmten Lösedruck zu erzielen.

Erfindungsgemäß wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspiuches 1 erreicht.

Damit ist es möglich, die Teilwirkflächen unabhängig voneinander zu gestalten, insbesondere gleich groß auszubilden, so daß die beiden Steuerdrücke gleichwertig behandelt werden. Diese beiden Teilwirkflächen können auch unabhängig von der über die Bremskammer beaufschlagten Teilwirkfläche gewählt v.erden, so daß jede gewünschte Über- und Untersetzung realisierbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Überlastungsschutzrelaisventils ist noch der folgende besondere Vorteil verbunden:

Im Gegensatz zum Stand der Technik führt jede Betätigung der Hilfs- und/oder Feststellbremse und jede Betätigung der Betriebsbremse zu einer Bewegung des Relaiskolbens, so daß die Gefahr, daß sich dieser Kolben festsetzt, praktisch nicht vorhanden ist. Außerdem ist die Beanspruchung der Dichtungen zwischen den verschiedenen Teilwirkflächen günstiger als im Stand der Technik.

Der Relaiskolben kann auf seiner der Bremskammer zugekehrten Rückseite zwei von einer Dichtung getrennte Teilwirkflächen aufweisen, von denen die eine vom Druck in der Bremskammer und die andere von der Atmosphäre beaufschlagbar ist. Auch die Größe dieser dritten Teilwirkfläche kann unabhängig von den beiden anderen Teilwirkflächen auf der Vorderseite des Relaiskolbens dimensioniert werden. Zusätzlich tritt der besondere Vorteil auf, daß die auf diese Weise gebildete Zwischenkammer an die Atmosphäre angeschlossen ist, wobei die der Bremskammer am nächsten liegende Steuerkammer durch zwei Dichtungen von der Bremskammer getrennt ist. Da die Zwischenkammer immer mit der Atmosphäre verbunden ist, können sich geringfügige Undichtigkeiten an den beiden erwähnten Dichtungen nicht su nachteilig auswirken, als wenn nur eine einzige Dichtung zwischen der Steuerkammer und der Bremskammer vorgesehen ist.

Insbesondere ist es möglich, daß die beiden Teilwirkflächen auf der Vorderseite und die vom Druck in der Bremskammer beaufschlagte Teilwirkfläche auf der Rückseite des Relaiskolbens gleich groß ausgebildet sind, so daß hinsichtlich jedes Steuerdruckes eine Übersetzung von 1 :1 erreicht wird.

Der Relaiskolben kann auf seiner Vorder- und Rückseite jeweils als Stufenkolben ausgebildet sein. Es ist möglich, den Relaiskolben einstückig auszubilden. Es ist aber auch realisierbar, wenn der Relaiskolben aus zwei oder mehr Teilen besteht, die mit Hilfe von Anschlägen aneinander abgestützt sind. Bei mehrteiliger Ausbildung des Relaiskolbens kann sich die Anzahl der Dichtungen erhöhen. Zur Bildung der zweiten Teilwirkfläche auf der Vorderseite des Relaiskolbens kann ein Ringkolben vorgesehen sein, der den übrigen Kolbenteil des Relaiskolbens umgibt. Es ist aber auch

möglich, daß der Relaiskolben in axialer Richtung geteilt ist und daß der der Bremskammer zugekehrte Kolbenteil zum Zwecke der Entlüftung einer der vierten Teilwirkfläche zugeordneten Zwischenkammer hohl ausgebildet ist. Damit ist eine günstige Entlüftungsmöglichkeit gegeben und andererseits die Möglichkeit geschaffen, daß die dritte Teilwirkfläche, die über die Bremskammer beaufschlagt wird, je nach Erfordernis dimensioniert werden kann.

In dem durch den hohlen Kolbenteil gebildeten Kanal kann eine Düse vorgesehen sein, um die in die Zwischenkammer einströmende bzw. aus dieser ausströmende Luft als Dämpfung für die Bewegungen des Relaiskolbens heranzuziehen. Damit wird insbesondere einem Rattern des Relaiskolbens entgegengewirkt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine kombinierte Betriebs- und Federspeicherbremsanlage mit dem erfindungsgemäßen Überlastungsschutzrelaisventil,

F i g. 2 einen Halbschnitt einer ersten Ausführungsform des Überlastungsschutzrelaisventils,

F i g. 3 einen Halbschnitt einer weiteren Ausführungsform des Überlastungsschutzrelaisventils und

F i g. 4 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform des Überlastungsschutzrelaisventils.

Die in Fig. 1 dargestellte Bremsanlage besitzt einen Kompressor !,einen Druckregler2,ein Vierkreisschutzveiitil 3, drei Luftbehälter 4, 5 und 6, ein Zweikreisbremsventil 7 für die Betriebsbremse, ein Handbremsventil 8 für die Hilfs- und/oder Feststellbremse, ein Anhängersteuerventil 9, einen automatisch lastabhängigen Bremskraftregler 10, ein Prüfventil 11, ein Überlastungsschutzrelaisventil 12, Membranbremszylinder 13 für die Vorderachse, Membran-Federspeicher-Bremszylinder 14 für die Hinterachse sowie einen Kupplungskopf 15 für die Vorratsleitung und einen Kupplungskopf 16 für die Bremsleitung. Die einzelnen Aggregate sind durch die dargestellten Leitungsver'oindungen miteinander verbunden, wobei an das Überlastungsschutzrelaisventil 12 eine Vorratsleitung 17 aus dem Druckluftvorratsbehälter 6 des dritten Kreises, eine von dem Handbremsventil 8 ausgehende Steuerleitung 18 und eine von dem Zweikreisbremsventil 7 ausgehende Steuerleitung 19 herangeführt sind. Von dem Überlastungsschutzrelaisventil 12 führen Leitungen 20 zu dem Federspeicherteil jedes kombinierten Membran-Federspeicher-Bremszylinders 14. Es versteht sich, daß die Hilfs- und/oder Feststellbremse mit Hilfe des Handbremsventils 8 indirekt arbeitet, also eine Bremsung in dem kombinierten Membran-Federspeicher-Bremszylinder 14 durch eine Entlüftung der Leitung 18 ausgelöst wird. Die Betriebsbremse hingegen arbeitet mit einem positiven Steuersignal; durch Druckanstieg in der Leitung 19, welches letztlich zu einer Bremsung über den Membranteil des kombinierten Membran-Federspeicher-Bremszylinders 14 führt, wird der Federspeicherteil gelöst oder gelöst gehalten.

Das Überlastungsschutzrelaisventil 12 gemäß Fig.2 besitzt ein Gehäuse 21, in welchem ein Relaiskolben 22 verschiebbar gelagert ist. Der Relaiskolben 22 ist einstückig ausgebildet. Er trägt an seinem unteren Ende einen Auslaßsitz 23. Ihm sind Dichtungen 24 und 25 zugeordnet. Auf der Vorderseite des Relaiskolbens 22 wird als Kreisringfläche von der Dichtung 24 eine erste Teilwirkfläche 26 eingeschlossen, die die erste Steuerkammer 27 begrenzt, die mit einem Anschlußstutzen 28 in dauernder Verbindung steht, an welchem beispiels-

weise das Handbremsventil 8 über die Leitung 18 angeschlossen ist. Auf der gleichen Vorderseite des Relaiskolbens 22 ist zwischen den Dichtungen 24 und 25 eine als Kreisringfläche ausgebildete zweite Teilwirkfläche 29 vorgesehen, die die zweite Steuerkammer 30 begrenzt, an die die Leitung 19 bzw. das Zweikreisbremsventil 7 mit seinem einen Steuerleitungsausgang angeschlossen ist. Die Leitung 19 führt dabei zu einem Stutzen 51, über den vermittels eines Kanals 52 dauernd Verbindung zu der zweiten Steuerkammer 30 besteht. Auf seiner Rückseite besitzt der Relaiskolben 22 eine dritte Teilwirkfläche 31 und eine vierte Teilwirkfläche 32, die infolge einer herausgenommenen Dichtung dauernd miteinander in Verbindung stehen und eine Bremskammer 33 begrenzen. Bei der dritten Teilwirkfläche 31 handelt es sich urn eine Kreisringfläche, die sich aus der Durchmesserdifferenz der herausgenommenen Dichtung und dem Durchmesser des Auslaßsitzes 23 ergibt. Ebenso handelt es sich bei der vierten Teilwirkfläche 32 auch um eine Kreisringfläche entsprechend der Differenz des Durchmessers der Dichtung 25 und der herausgenommenen Dichtung. Die geometrischen Abmessungen können beispielsweise so gewählt sein, daß die erste Teilwirkfläche 26 und die zweite Teilwirkfläche 29 gleich groß ausgebildet sind, während die über die Bremskammer 33 beaufschlagten Teilwirkflächen 31 und 32 um die Kreisfläche des Auslaßsitzes 23 kleiner ist als die Summe der Teilwirkflächen 26 und 29. In diesem Fall wird eine Druckuntersetzung von etwa 1 : 2 erreicht.

Jm Gehäuse 21 ist ein Doppelventilkörper 34 federnd aufgehängt, der mit einem eingezogenen Gehäuserand 35 das Einlaßventil 34,35 und mit dem Auslaßsitz 23 das Auslaßventil 34,23 bildet. Eine Vorratsdruckkammer 36 steht über einem Stutzen 37 mit der Leitung 17 zum Druckluftvorratsbehälter 6 in dauernder Verbindung. Der Doppelventilkörper 34 ist hohl ausgebildet und in einem Deckel 38 dichtend gelagert, durch den hindurch die Entlüftung über ein Flatterventil 39 in die Atmosphäre führt. Der Doppelventilkörper 34 ist über eine Feder 40 am Deckel 38 abgestützt. Die Bremskammer 33 führt andererseits zu einem oder mehreren Anschlußstutzen 41, an dem oder den die Leitungen 20 zu dem Federspeicherteil des Membran-Federspeicher-Bremszylinders 14 abzweigen. Im Deckel 38 ist eine Ausgleichskammer 42 vorgesehen, die über Bohrungen 43 und einen Kanal 44 in dauernder Verbindung mit der Bremskammer 33 steht. Die Ausgleichskammer 42 dient der Entlastung des Doppelventilkörpers 34. Es wird die Flächendifferenz zwischen dem von dem vorspringenden Gehäuserand 35 gebildeten Einlaßsitz und dem Auslaßsiiz; 23 ausgeglichen oder überkornpcnsicrt.

Bei der Ausführungsform des Überlastungsschutzrelaisventils nach F i g. 3 ist eine Dichtung 45 in den Relaiskolben 22 eingesetzt, so daß damit die dritte Teilwirkfläche 31 von der vierten Teilwirkfläche 32 getrennt ist. Von der Bremskammer 33 ist hier eine Zwischenkammer 46 abgeteilt, die über einen Kanal 47 und eine darin eingesetzte Düse 48 in dauernder Verbindung mit der Atmosphäre steht. Bei der Ausführungsform nach ^c i g. 3 kann die Geometrie so gewählt sein, daß die erste Teilwirkfläche 26, die zweite Teilwirkfläche 29 und die dritte Teilwirkfläche 31 genau gleich groß ausgebildet sind. Der Relaiskolben 22 kann hier in radialer Richtung geteilt und mit einem Ringkolben 22' versehen sein, der eine weitere Dichtung 49 trägt, über einen Anschlag 50 liegt der Ringkolben 22' an dem übrigen Teilkolben des Relaiskolbens 22 an.

Bei der Ausführungsform des Überlastungsschutzrelaisventils 12 nach F i g. 4 ist der Relaiskolben 22 in axialer Richtung geteilt, so daß hier ein über einen Anschlag 50' abgestützter Kolbenteil 22" funktioneller "> Bestandteil des Relaiskolbens 22 ist. Es versteht sich, daß die radiale Teilung gemäß F i g. 3 und die axiale Teilung gemäß F i g. 4 auch kombiniert angewendet werden können. Wenn die in Fig. 4 dargestellten Dichtungen 24 und 45 auf dem gleichen Durchmesser i" liegen, dann kann beispielsweise die erste Teilwirkfläche 26 und die zweite Teilwirkfläche 29 gleich groß und die dritte Teilwirkfläche 31 vergleichsweise um die Fläche des Auslaßsitzes 23 kleiner gestaltet sein. Damit werden die beiden Steuerdrücke gleich behandelt und es ist eine ι > geringfügige Übersetzung eingebaut.

Die Überlastungsschützrclaisvcntüc Ί2 gemäß den F i g. 2 bis 4 sind in unbelüftetem Zustand dargestellt. Dies bedeutet, daß das Handbremsventil 8 auf Entlüftung der Leitung 18 geschaltet ist, so daß der -¹O Federspeicherteil der kombinierten Membran-Federspeicher-Bremszylinder 14 eine Feststellbremswirkung ausübt. Zum Lösen der Feststellbremse wird das Handbremsventil 8 umgeschaltet, so daß die erste Steuerkammer 27 über die Leitung 18 belüftet wird. -"> Damit wandert der Relaiskolben 22 nach unten. Das Auslaßventil 34,23 wird geschlossen und das Einlaßventil 34, 35 geöffnet, so daß der in der Vorratsdruckkammer 36 anstehende Vorratsdruck in die Bremskammer 33 und von dort über die Leitung 20 zu den J<> kombinierten Federspeicherbremszylindern 14 gelangen kann, so daß diese gelöst werden. Der ausgesteuerte Lösedruck wird gleichzeitig auf die dritte Teilwirkfläche 31 oder gemäß Fig.2 auf die dritte und vierte Teilwirkfläche 31 und 32. Durch die gewählte Überset-Ji zung bei der Ausführungsform gemäß F i g. 2 kann beispielsweise eine genaue Anpassung an die von dem Federspeicherteil des kombinierten Bremszylinders vorgegebene Lösekraft bzw. an den Lösedruck erzielt werden.

Wird bei gelöster Feststellbremse eine Betriebsbremsung eingeleitet, dann fließt Druckluft über die Leitung 19, den Stutzen 51 und den Kanal 52 in die zweite Steuerkammer 30. Da vorher die Hilfs- und/oder Feststellbremse gelöst war, tritt hier keine weitere '"> Reaktion ein.

Ist hingegen bei gelöster Betriebsbremse die Hilfs- und/oder Feststellbremse im Sinne einer Bremswirkung betätigt, dann ist auch die erste Steuerkammer 27 entlüftet worden, so daß letztlich auch die Bremskammer 33 entlüftet an die Atmosphäre angeschlossen ist. Demzufolge kann die Speicherfeder der Hilfs- und/oder Feststellbremse eine Bremswirkung ausüben. Wird nun zusätzlich die Betriebsbremse betätigt, also Steuerdruck in die zweite Steuerkammer 30 geschickt, dann bewegt '5 sich auch jetzt der Relaiskolben 22 bzw. seine Teile 22' und 22" nach unten, so daß das Auslaßventil 34, 23 geschlossen und das Einlaßventil 34, 35 geöffnet wird. Dies bedeutet, daß in die Bremskammer 33 wiederum Bremslösedruck für den Federspeicherteil ausgesteuert wird, so daß die Hilfs- und/oder Feststellbremse gelöst wird. Eine Addition von Bremskräften tritt also am kombinierten Federspeicherbremszylinder 14 nicht ein. Es versteht sich, daß auch bei umgekehrter Betätigungsreihenfolge, wenn also zunächst über die Betriebsbrem-"' se eine Bremsung ausgelöst und anschließend über die Hilfsbremse eine zusätzliche Bremsung ausgelöst werden soll, eine Addition der Bremskräfte am Federspeicherbremszylinder nicht eintritt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Überlastungsschutzrelaisventil für kombinierte Betriebs- und Federspeicherbremsen von Fahrzeugen, insbesondere Straßenfahrzeugen, mit einer Vorratsdruckkammer, einer Bremskammer, sowie zwei Steuerkammern, wobei die Vorratsdruckkammer mit Druckluft aus einem Vorratsbehälter, die Bremskammer mit dem Lösedruck für die Federspeicherbremse, die eine Steuerkammer mit dem Bremsdruck der Betriebsbremse und die andere Steuerkammer mit dem Steuerdruck der Federspeicherbremse beaufschlagbar ist, sowie mit einem Relaiskolben, der auf seiner Wirkfläche vom Druck in einer der beiden Steuerkammern beaufschlagt ist und der einen Doppelventilkörper betätigt, durch den die Bremskammer entweder mit der Vorratsdruckkammer oder mit der Atmosphäre verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaiskolben (22; 22, 22'; 22, 22") zusätzlich von seiner vom Druck in einer der beiden Steuerkammern (27) beaufschlagten Teilwirkfläche (26) auf der gleichen Seite eine weitere, der jeweils anderen Steuerkammer (30) zugeordnete Teilwirkfläcbe (29) aufweist.

2. Überlastungsschutzrelaisventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaiskolben (22; 22, 22'; 22, 22") auf seiner der Bremskammer (33) zugekehrten Rückseite zwei von einer Dichtung (45) getrennte Teilwirfklächen (31 und 32) aufweist, von denen die eine vom Druck in der Bremskammer (33) und die andere von der Atmosphäre beaufschlagt ist.

3. Überlastungsschutzrelaisventil nach Anspruch 1 und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teilwirkflächen (20 und 29) auf der Vorderseite und die vom Druck in der Bremskammer (33) beaufschlagte Teilwirkfläche (31) gleich groß ausgebildet sind.

4. Überlastungsschutzrelaisventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaiskolben (22) auf seiner Vorder- und Rückseite jeweils als Stufenkolben ausgebildet ist.

5. Überlastungsschutzrelaisventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaiskolben (22, 22'; 22, 22") aus zwei oder mehreren Teilen besteht, die mit Hilfe von Anschlägen (50;50') aneinander abgestützt sind.

6. Überlastungsschutzrelaisventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der weiteren Teilwirkfläche (29) auf der Vorderseite des Relasikolbens (22, 22') ein Ringkolben (22) vorgesehen ist.

7. Überlastungsschutzrelaisventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaiskolben (22, 22") in axialer Richtung geteilt ist und daß der der Bremskammer (33) zugekehrte Kolbenteil (22") zum Zwecke der Entlüftung einer der vierten Teilwirkfläche (32) zugeordneten Zwischenkammer (46) hohl ausgebildet ist.

8. Überlastungsschutzrelaisventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in dem durch den hohlen Kolbenteil gebildeten Kanal (47) eine Düse (48) vorgesehen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Überlastungsschutzrelaisventil der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.

Ein derartiges Überlastungsschutzrelaisventil ist aus der DE-AS 18 14 722 bekannt Es sind zwei Relaiskolben axial hintereinander vorgesehen, deren eine Steuerkammer über die Betriebsbremse und deren andere Steuerkammer über den Steuerdruck des Handbremsventil ansteuerbar sind. Da die Betriebsbremse positiv und die Hilfs- und/oder Feststellbremse negativ arbeitet, wird beim gleichzeitigen Betätigen beider Bremsen eine Addition der Steuerdrücke vermieden. Damit wird eine Überschreitung der maximal zulässigen Bremskraft beider Bremsen verhindert. Die beiden axial hintereinander in einem gemeinsamen Zylinder geführten Relaiskolben weisen verschiedene Wirkflächen auf, die unterschiedlich groß ausgebildet sind. Diese unterschiedlichen Größen ergeben sich zwangsläufig infolge der konstruktionsmäßigen Ausbildung. Da die Steuerkammer zwischen den beiden Relaiskolben einmal den einen Relaiskolben auf seiner Rückseite und zum anderen den anderen Relaiskolben auf seiner Vorderseite beaufschlagt, müssen diese beiden Relaiskolben gleichen Außendurchmesser aufweisen. Die Rückseite des unteren Relaiskolbens, deren Teilwirkfläche an die Bremskammer anschließt, ist jedoch kleiner ausgebildet, weil wirkungsmäßig die Kreisfläche des Auslaßsitzes des Doppelventilkörpers in Fortfall kommt. Damit ist eine Übersetzung diesbezüglich eingebaut. Der obere Relaiskoiben besitzt zwecks Durchführung der Ansteuerung der Steuerkammer zwischen den beiden Relaiskolben eine Dichtung, so daß seine auf der Vorderseite vorgesehene Wirkfläche auch kleiner ist als die Wirkfläche auf der Vorderseite des unteren Relaiskolbens. Dies bedeutet schließlich, daß die von den beiden Steuerdrücken beaufschlagten Teilwirkflächen ungleich groß sind, so daß hinsichtlich jedes Steuerdruckes eine unterschiedliche Über- bzw. Untersetzung vorliegt. Die Steuerdrücke werden somit ungleich verarbeitet. Dies kann zu Löseschwierigkeiten der Federspeicherbremse führen.