DE2445700A1

DE2445700A1 - Bremsventil fuer zweikreis-druckluftbremsanlagen in motorfahrzeugen, insbesondere fuer hochdruck-bremsanlagen

Info

Publication number: DE2445700A1
Application number: DE19742445700
Authority: DE
Inventors: Ewald Pekrul
Original assignee: Wabco Westinghouse GmbH Germany
Current assignee: Wabco Westinghouse GmbH Germany
Priority date: 1974-09-25
Filing date: 1974-09-25
Publication date: 1976-04-08
Also published as: AT342994B; FR2286035B1; ES440867A1; FR2286035A1; PL112473B1; US3992065A; SE415747B; SU634652A3; JPS572536B2; JPS5160869A; SE7510499L; IT1027461B; GB1516736A; CH608440A5; ATA599275A

Description

Hannovers, den 6.8.1974 WP 5/74

WABCO WESTINGHOUSE GMBH

Bremsventil für Zweikreis-Druckluftbremsanlagen in Motorfahrzeugen, insbesondere für Hochdruck-Bremsanlagen

Die Erfindung betrifft ein Zweikreis-Bremsventil für Bremsanlagen in Motorfahrzeugen gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Da es der immer größer werdende Druckluftbedarf in Bremsanlagen und für Nebenverbraucher immer schwieriger macht, das sich gleichzeitig vergrößernde Behältervolumen unterzubringen, bietet sich die Lösung an, das Druckluftniveau anzuheben, um größere Behälter zu vermeiden. Um jedoch den Betriebsdruck in der Bremsanlage gegenüber dem Hochdruck in der Lufterzeugungsanlage auf die notwendige Druckhöhe zu begrenzen, ist es gleichzeitig zweckmäßig Druckbegrenzungsmöglichkeiten zu schaffen, die vorteilhaft mit den Bremsventilen kombiniert sind.

Ein Zweikreis-Bremsventil für "Motorfahrzeuge in Tandem-Bauweise, bei dem durch Verstellen des Bedienungshebels mit Hilfe eines Abstufungskolbens und eines Relais-Kolbens

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zwei je einem Bremskreis zugeordnete Ein- und Auslaßventile betätigt werden, ist aus der - Patentschrift 1 505 371 bekannt. Es besteht in der Hauptsache aus einem mechanisch betätigbaren Bremsventil (1. Kreis) und einem vom 1. Kreis gesteuerten Relaisventil (2. Kreis), welches bei Ausfall des 1. Kreises mittels Schleppkupplung, welche durch die deutsche Patentschrift 1 151 745 bekannt ist, auch mechanisch betätigt werden kann. Da der Relaiskolben, welcher aus zwei konzentrischen Teilen zwecks Begrenzung der Fußkraft bei Ausfall des 1. Kreises besteht, zur Erreichung eines vertretbaren Gleichlaufs beider Kreise verhältnismäßig groß sein muß, sind die Abmessungen dieses Bremsventils auffällig groß. Die Höhe des Bremsdruckes in beiden Bremskreisen ist nicht begrenzbar und wegen des progressiven Verlaufs der Kennwerte der Plastikfeder auch nicht ohne weiteres möglich, so daß die Verwendung in einer Hochdruck-Vorratsanlage nicht gegeben ist.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Bremsventil für Zweikreis-Bremsanlagen zu schaffen, dessen maximale Druckhöhe in beiden Kreisen zwecks Einsatzes in Hochdruck-Vorratsanlagen (in Grenzen) einstellbar ist. Dabei sollen die äußeren Abmessungen möglichst klein gehalten werden sowie die Möglichkeit einer Einstellung des Gleichlaufs der beiden Kreise bzw. der Voreilung eines Kreises vorhanden sein. Der progressive Kennwert

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der Druckmeßfeder soll erhalten bleiben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen die Bremsbetätigung und den Abstufungskolben ein kombiniertes Federelement geschaltet wird, mit dessen Hilfe eine progressive Druckkennlinie und eine beliebige Einstellung innerhalb eines bestimmten Druckbereichs möglich ist. Die Ventile des Bremsventils sind wegen des möglichen hohen Behälterdruckes vollständig druckentlastet, damit die Öffnungskräfte der Ventile vom Behälterdruck nicht abhängig sind.

Die gleichzeitig angestrebten kleinen äußeren Abmessun- ^gen-dee Gerätes werden mittels klein gehaltenem Durchmesser des Relais-Kolbens erreicht, dererTTiigrfür notwendigen bereits bekannten Maßnahmen gleichzeitig eine Einstellmöglichkeit der Voreilung eines Kreises ergeben.

Weitere Einzelheiten über Aufbau und Funktion des Gerätes mit der erfindungsgemäßen Einrichtung sollen anhand der Abbildung, welche ein Zweikreis-Bremsventil entsprechend dieser Erfindung darstellt, erläutert werden. Der Grundaufbau des Gerätes sowie dessen Funktion

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entsprechen im großen und ganzen dem eingangs erwähnten amerikanischen Patent, welches den derzeitigen Stand der Technik darstellt.

Ein Ventilgehäuse (1), dessen Inneres in einen oberen Teil (1. Bremskreis) und einen unteren Teil (2. Bremskreis) unterteilt ist, von denen jeder Teil Ventilelemente zum Regeln des Druckmitteldurchflusses zwischen den entsprechenden Einlaß- und Auslaßöffnungen enthält, ist mit nicht dargestellten unabhängigen Druckmittelquellen über die Anschlüsse (2) bzw. (3) und Bremszylindern über die Anschlüsse (4) bzw. (5) verbunden.

Der obere Teil des Gehäuses ist in eine Einlaßkammer (6) und in eine Bremsluftkammer (7) unterteilt, welche durch einen festen Ventilsitz (8) voneinander getrennt sindj der bei nichtbetätigter Bremse von einem kombinierten Einlaß- und Auslaßventilelement (9) geschlossen ist. Dieses Ventilelement wird von dem radialen Plansch (10) am oberen Ende einer Ventilhülse (11) aufgenommen, welche in einem ringförmigen Abdichtring (12) verschiebbar angeordnet ist. Auf dem Steg dieses Abdichtringes stützt sich das untere Ende einer Feder (13) ab, deren oberes Ende im Eingriff mit dem radialen Flansch (10) der Ventilhülse (11)

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steht, um das Ventilelement (9) in abdichtenden Eingriff mit dem Ventilsitz (8) zu drücken.

Mit einem nicht dargestellten Bremspedal hat über ein Federelement, welches aus Stahlfedern (14) und sich darauf abstützenden Plastik-Federblöcken (15) besteht, ein Abstufungskolben (16) kraftschlüssig Verbindung. Die Stahlfedern (14) sind im Beispiel als 3 gleichstarke Federn ausgeführt, um bei Bruch einer Feder noch 2/3 des maximalen Bremsdruckes zu erreichen. Der Kolben (16) ist verschiebbar in der Bremsluftkammer (7) angeordnet und wird bei nicht betätigter Bremse durch eine Feder (17), welche zwischen dem Boden der Kammer (7) und der unteren Fläche des Kolbens (16) eingeschaltet ist, in der oberen Stellung gehalten. Bei einer Abwärtsbewegung des Abstufungskolbens (16) kommt dieser mit dem Ventilelement (9) in abdichtenden Eingriff und öffnet die Verbindung zwischen Einlaßkammer (6) und Bremsluftkammer (7), so daß das Druckmittel über die Auslaßöffnung (4) zu den Bremszylindern des 1. Kreises fließen kann.

In dem unteren Teil des Ventilgehäuses (1) ist eine Relais-Kammer (18) durch einen Relais-Kolben von einer zweiten Bremsluftkammer (23) getrennt. Der Relais-Kolben besteht aus einem äußeren Kolbenteil (21) und einem inneren Kolbenteil (22), welche untereinander

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verschiebbar angeordnet sind. Der innere Kolbenteil wird bei nicht betätigter Bremse durch eine Feder (25) in Eingriff mit einer ringförmigen Fläche an dem oberen Ende des Zylinders gedrückt, so daß, wenn der Relais-Kammer (18) Druckmittel aus der Bremsluftkammer (7) durch eine Bohrung (26) zugeleitet wird, die Kolbenteile (21 und 22) als eine Einheit nach unten bewegt werden. Wenn das untere Ende (27) des Kolbens (22) mit einem unteren kombinierten Einlaß- und Auslaßventilelement (28) in Eingriff kommt, wird das Einlaßventil (29) geöffnet, um die Vorratsleitung (3) und die Bremsleitung (5) miteinander zu verbinden. Wenn sich der Druck in der Bremsluftkammer (23) aufbaut, wirkt er gegen die unteren Flächender Kolben (21 und 22) und bewegt sie nach oben als eine Einheit, bis die Einlaß- und Auslaßventilöffnungen (28) sich überdecken. Somit arbeitet dieses Ventil im wesentlichen wie das eingangs beschriebene Ventil im oberen Gehäuseteil.

Der in diesem Zweikreis-Bremsventil bewußt klein gehaltene äußere Teil (21) des Relais-Kolbens könnte zu einem mangelhaften Gleichlauf des 2. Bremskreises gegenüber dem 1. Bremskreis führen. Als Maßnahme zur Verbesserung des Gleichlaufs wurde im Kolben (16) des oberen Ventils eine vorgespannte Feder (30) eingebaut, welche bei Betätigung des oberen Kolbens (16) auch den Kolben (22) des unteren Ventils betätigt. Die Vorspan-

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nung der gefesselten Feder (30) ist so berechnet, daß die Reibung, die Rückzugfeder und Ventilöffnungskraft des unteren Kreises kompensiert ist. Gegen die Wirkung dieser Feder kann sich das untere Ventil des 2. Bremskreises nach Einsteuerung eines bestimmten Druckes unter dem Kolben automatisch und vom oberen Ventil des 1. Bremskreises unabhängig schließen. Der untere Kolben wird außerdem noch wie beschrieben als Relaiskolben vom oberen Kreis mittels Druckluft gesteuert. Da jedoch durch diese Maßnahmen allein der Gleichlauf der beiden Kreise oder der Verlauf mit Voreilung als Folge von Herstellungstoleranzen nicht sicher erreicht wird, wurde außerdem eine Justierungsmöglichkeit geschaffen, bei welcher eine Änderung des Abstandes (31) vom Ventilsitz des unteren Kolbens zum festen Ventilsitz der Vorratskammer (20) vorgenommen werden kann. Hierbei wird nach Entfernen der Einstellschraube (32) die Stange (33) nach rechts oder links gedreht, wobei die Hülse (34) durch den Stift (35) mitgedreht wird und der auf dem unteren Gewindeende (36) der Hülse (34) sitzende Kolben, dessen gleichzeitige Drehbewegung durch die Abdichtungsringe an der Gehäusewand verhindert wird, sich nach oben oder unten bewegt. Wenn beispielsweise das Zweikreis-Bremsventil derart betätigt wird, daß an den Ausgangsanschlüssen zu den Bremszylindern, also in der Kammer (7) unter dem oberen Kolben

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(16) ein Luftdruck von etwa 0,3 bar aufgebaut ist, soll auch in die Kammer unter dem unteren Kolben ein Druck in gleicher Höhe durch Einstellen mittels der Stange (33) eingesteuert werden. Bei weiterer Betätigung des Zweikreis-Bremsventils bleiben beide Kreise dann im Gleichlauf. Die Stange (33) kann aber noch weiter verstellt werden, so daß sich in der unteren Kammer ein höherer Luftdruck und damit eine Voreilung des zweiten Kreises einstellt als in der oberen Kammer des 1. Kreises.

Die Einstellbarkeit der Druckhöhe wird erfindungsgemäß mit Hilfe eines Federelementes, welches die Verbindung zwischen der Bremsbetätigung und dem Abstufungskolben bildet, erreicht. Dieses Federelement setzt sich in dem hier aufgezeigten Beispiel aus einem aus 6 zylindrischen Körpern bestehenden Plastik-Federblock (15) und 3 Stahlfedern (14), auf welche sich der Plastik-Federblock abstützt, zusammen. Das Diagramm in Fig. 2 zeigt den Druckverlauf entsprechend den Federkennlinien des hier gewählten Beispiels auf. Der progressive Teil der Federkennlinie bis etwa 4,5 bar wird durch den Plastik-Federblock erreicht, während der gerade Teil der Stahlfedern mit einer Neigung, bei welcher eine einstellbare Druckbegrenzung noch möglich ist, auf 10 bar eingestellt ist. Die Endspannung des Plastik-Federblockes beträgt bei einer bestimmten Einbauhöhe und einem durch Anschlag (37) begrenzten Hub (38) ca. 130 kp, was einem Druck von etwa 4,6 bar entspricht. Die Stahlfedern sind entsprechend auf

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130 kp vorgespannt, so daß sich diese bei Druckerhöhungen über 130 kp entsprechend ihren Kennwerten verkürzen und sich über einen mit der Druckplatte verbundenen Bolzen (39) einem von außen verstellbaren Anschlag (40) nähern. Dieser Anschlag bzw. das obere Ende der Stange (33), welche in der Hülse (34) geführt und in Achsrichtung begrenzt frei geweglich ist, kann durch Drehen der Schraube (32) nach oben bzw. nach unten bewegt werden.

Die Funktion des Gerätes wird nachfolgend im Zusammenhang kurz beschrieben.

Durch Betätigen eines Bremspedals (nicht dargestellt) wird über das Federelement (14, 15) der Abstufungskolben (16) nach unten bewegt und Entlüftung (8 a) geschlossen sowie Einlaß (8) geöffnet. Dadurch werden die Bremszylinder des ersten Kreises vom Vorratsanschluß (2) über Anschluß (4) je nach Stärke der Bremsbetätigung teilweise oder ganz belüftet.

Der Druck im Raum (7) baut sich dabei einmal unter Abstufungskolben (16) auf und gleichzeitig über Bohrung (26) in Raum (18) auf dem Relaiskolben (19) des zweiten Kreises. Der Kolben (21) bewegt sich gegen die Kraft der Feder (25) nach unten und nimmt dabei den Kolben (22) mit Hierdurch wird jetzt auch die Entlüftung (29 a) geschlos-

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sen iind Einlaß (29) geöffnet. Druckluft strömt von Anschluß (3) über Anschluß (5) in die Bremszylinder des zweiten Kreises, die entsprechend dem steuernden Druck in Kammer (18) belüftet werden.

Der sich im Raum (7) aufbauende Druck wirkt auch auf die Unterseite des Abstufungskolbens (16), der dadurch gegen die Kraft des Federelementes (14, 15) nach oben bewegt wird, bis zu beiden Seiten des Kolbens (16) Kräfteausgleich entsteht. In dieser Lage sind Einlaß (8) und Entlüftung (8 a) geschlossen (Abschlußstellung ).

In entsprechender Weise bewegen sich unter Wirkung des ansteigenden Druckes in Kammer (23) der zusammen mit Feder (25) von unten auf die Kolben (21) und (22) wirkt, diese Kolben nach oben, bis auch hier die Abschlußstellung erreicht ist, d. h. bis Einlaß (29) und Entlüftung (29 a) geschlossen sind.

Das Lösen der Bremsen, d. h. die Entlüftung der beiden Kreise erfolgt in umgekehrter Reihenfolge und kann ebenfalls abstufbar vorgenommen werden. Beide Kreise werden über das Rückschlagventil (41) entlüftet.

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Bei Ausfall von Kreis II arbeitet Kreis I in der beschriebenen Weise weiter. Bei Ausfall des Kreises I fällt die Ansteuerung des Relaiskolbens (21) durch Druckluft fort. Kreis II wird mechanisch wie folgt in Funktion gesetzt:

Bei der Bremsbetätigung wird Kolben (16) herabgedrückt und zunächst über die vorgespannte Feder (30) und dann über Anschlag (42) die Hülse (33), an deren unterem Gewindeende der Kolben (22) befestigt ist, dieser Kolben nach unten bewegt. Entlüftung (29 a) schließt und Einlaß (29) öffnet. Kreis II ist also trotz Ausfalls von Kreis I voll wirksam, da jetzt Kolben (22) die Funktion eines Abstufungskolbens übernimmt.

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Claims

Patentansprüche

1. Bremsventil für Zweikreis-Bremsanlagen in Motorfahrzeugen bei dem durch Verstellen des Bedienungshebels über ein Federelement mittels Abstufungskolben einem 1. Bremskreis zugeordnete Ein- und Auslaßventile und mittels Relais-Kolben einem 2. Bremskreis zugeordnete Ein- und Auslaßventile betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement, welches die Wirkverbindung zwischen Bremsbetätigungsdruckplatte und Abstufungskolben darstellt, aus einem Teil mit progressiver Kennlinie und einem Teil mit gerader Kennlinie besteht, wobei der progressive Teil dem geraden Teil vorgeschaltet ist.

2. Bremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der progressive Teil des Federelementes aus einem Plastik-Federblock, welcher aus mehreren vorzugsweise zylindrischen Körpern besteht, gebildet wird und dessen Federhub durch Anschläge, welche eine bestimmte Druckhöhe festlegen, begrenzt ist.

3. Bremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gerade Teil des Federelementes aus mehreren, mindestens aus 3 vorgespannten Stahlfedern besteht.

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4. Bremsventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich der progressive Teil des Federelementes, d. h. der Plastik-Federblock auf die vorgespannten Stahlfedern, welche den geraden Teil des Federelementes bilden, stützt.

5. Bremsventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung der Stahlfedern der durch Anschläge begrenzten Endspannung des Plastik-Federblockes entspricht.

6. Bremsventil nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze i c hn e t, daß Mittel zur Einstellung des Gleichlaufs oder bestimmten Nichtgleichlaufs beider Bremsventile vorgesehen sind und daß die Mittel zur Verstellung des Kolbenhubs des unteren Bremskreises dienen.

7. Bremsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kennwerten der Stahlfedern entsprechende Kennlinienneigung eine wahl v/eise Einstellung der Druckbegrenzung ermöglicht, wel che durch einen von außen verstellbaren Anschlag, der mit einem mit der Druckplatte verbundenen Bolzen in Berührung kommt, begrenzt wird.

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