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Steuerventil für lastabhängige Regelung des Bremszylinder-Druckes
in Druckluft-Bremsanlagen von Fahrzeugen, insbesondere von Anhängerfahrzeugen des
Straßenverkehrs Bei Steuerventilen für lastabhängige Regelung des Bremszylinder-Druckes
in Druckluft-Bremsanlagen von Fahrzeugen, insbesondere von Anhängerfahrzeugen des
Straßenverkehrs, ist es bekannt, den Steuer-und Rückführkolben über ein Gestänge
zu verbinden, dessen Drehpunkt in Abhängigkeit von der jeweiligen Beladung des Fahrzeuges
eingestellt wird. Hierbei war der Rückführkolben von einer Hülse getragen, welche
ein Doppelventil für die Be- und Entlüftung des Bremszylinders betätigte. Letzteres
Doppelventil, das durch eine Feder belastet ist und außerdem im geschlossenen Zustand
durch den Druck im Hilfsluftbehälter einseitig beaufschlagt und auf seinen Einlaßsitz
gepreßt wird, mußte bei Einleitung einer Bremsung durch den Steuerkolben bisher
über das jeweils eingestellte Verhältnis der Hebelarme gegen diese Widerstände angehoben
werden. Dies hatte zur Folge, daß mit der Änderung des Hebelverhältnisses sich auch
der Druckabfall in der Steuerleitung ändern mußte, welcher die Voraussetzung für
das Ansprechen des Steuerventils bildete. Die Ansprechpunkte eines solchen Steuerventils
fielen also in für die Praxis unzuverlässiger Weise auseinander.
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Es ist demgegenüber die Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil der
Inkonstanz des Ansprechens eines Steuerventils zu beseitigen und das letztere so
zu gestalten, daß unabhängig von den eingestellten Hebelverhältnissen zwischen Steuer-
und Rückführkolben das Ansprechen des Steuerventils immer bei gleicher Druckabsenkung
in der Steuerleitung erfolgt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Steuerventil der genannten
Art durch eine solche Anordnung des Überwachungsorgans für die Be- und Entlüftung
des Bremszylinders im Gehäuse des Steuerventils gelöst, daß die Belastung des Steuerkolbens
durch den Öffnungswiderstand dieses Überwachungsorgans von Änderungen des Hebelverhältnisses
zwischen den beiden Kolben unbeeinflußt bleibt.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer
Weise dargestellt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel eines Anhängersteuerventils gemäß Fig.
1 ist in einem Gehäuse 1 ein Kolben 3 gelagert, welcher auf seiner in der Zeichnung
unteren Seite dem Druck der Außenluft ausgesetzt ist, während seine obere Seite
von dem im Raum 5 jeweils herrschenden Druck des Bremszylinders 7 beaufschlagt wird.
Dieser Bremszylinder ist über eine Leitung 9 an das Gehäuse 1 angeschlossen, welche
sich im Gehäuseinnern in einem Kanal 11 fortsetzt. Der Kolben 3 wird von einer Kolbenstange
13 getragen, die bei 15 im Gehäuse 1 abgedichtet geführt und bei 17 an einem Waagebalken
19 angelenkt ist. Dieser Waagebalken findet seinen Drehpunkt am Teil 21, welcher
über bekannte und daher nicht gezeigte Mittel in Abhängigkeit von der jeweiligen
Fahrzeugbelastung in den Pfeilrichtungen eingestellt wird. Das andere Ende 23 des
Waagebalkens ist gelenkig mit einem beidseitig offenen Hülsenglied 25 verbunden,
welches seinerseits seine abgedichtete Führung im Lager 27 des Gehäuses 1 erhält.
Die Hülse 25 trägt einen Steuerkolben 29, der auf seiner in der Zeichnung oberen
Seite (Raum 31) dem Druck des Hilfsluftbehälters 33 ausgesetzt ist, welcher über
die Leitung 35 zugeführt wird. Die untere Seite des Kolbens 29 wird von einer Feder
37 beeinflußt und steht außerdem unter dem im Raum 39 herrschenden Druck der Steuerleitung
41, die in bekannter Weise zum Triebfahrzeug führt, wo sie der Überwachung durch
das vom Fahrer zu betätigende Anhängerbremsventil unterliegt. Das Hülsenglied 25
findet seine zweite Lagerstelle im Gehäuse 1 bei 43 und ragt durch dieses Lager
hindurch in einen Raum 45, wo es mit dem Auslaßventi147 eines Doppelventils zusammenwirkt,
für dessen Einlaßventil49 ein Sitz 51 im Gehäuse vorgesehen ist. Das Doppelventil
47, 49 wird durch eine Feder 53 beeinflußt und unterliegt außerdem dem Druck im
Hilfsluftbehälter 33, der über eine Leitung 55 zum Gehäuseraum 57 gelangt.
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Die Wirkungsweise des beschriebenen Steuerventils ist folgende: Der
Stein 21, welcher als Drehpunkt für den Waagebalken 19 wirkt, wird in Abhängigkeit
davon, ob das Fahrzeug unbeladen ist oder sich im beladenen Zustand befindet, in
Pfeilrichtung eingestellt. Die übrigen Teile nehmen im gelösten Zustand der Bremse
die aus Fig. 1 ersichtlichen Lagen ein. Der
Steuerkolben 29 steht
auf seiner Oberseite (Raum 31) unter dem Druck des Hilfsluftbehälters 33. Dieser
Behälter ist aus der Hauptluftleitung 41 über die als Rückschlagventil wirkende
Manschette des Kolbens 29 mit dem höchsten Regeldruck der Steuerleitung aufgefüllt,
so daß in der Leitung 41 und im Behälter 33 Druckgleichheit herrscht. Dementsprechend
wirkt auch auf der Unterseite des Kolbens 29 (Raum 39) der gleiche Überdruck wie
auf dessen Oberseite, wozunoch die Kraft der Feder 37 kommt, welche den Steuerkolben
in seiner gezeigten Endlage hält, in der das Ende des Hülsengliedes 25 vom Auslaßventil
47 abgehoben ist, so daß das Einlaßventil 49 durch die Kraft der Feder 53 und den
Überdruck im Raum 57 auf seinen Sitz 51 gepreßt wird. Über das geöffnete Ventil
47 und die Kanäle 11, 45 ist der Raum 5 oberhalb des Rückführkolbens 3 in die Hülse
25 und damit ins Freie entlüftet.
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Wird vom Fahrer des Triebwagens durch Verringerung des Druckes in
der Steuerleitung 41 und damit auch im Raum 39 eine Bremsung eingeleitet, so kommt
es unter dem entstehenden Überdruck im Raum 31 des Gehäuses 1 zu einer Abwärtsbewegung
des Kolbens 29 gegen die Feder 37, wobei das Auslaßventil47 geschlossen und das
Einlaßventi1 49 von seinem Sitz 51 abgehoben wird.
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Druckluft aus dem Behälter 33 kann nun über das geöffnete Ventil 49
und den Kanal 11 einerseits zur Leitung 9 und damit zum Bremszylinder 7 und andererseits
parallel hierzu zum Raum 5 strömen. Der ansteigende Bremszylinderdruck nimmt in
gleichem Maße auch im Raum 5 zu und belastet den Kolben 3, bis der letztere je nach
dem durch den Stein 21 eingestellten Übersetzungsverhältnis am Waagebalken 19 den
Steuerkolben 29 und damit die Hülse 25 bei einem bestimmten Druck im Bremszylinder
nach oben zieht, wobei er durch die Feder 37 und den verbliebenen Überdruck im Raum
39 unterstützt wird. Diese Bewegung endet mit dem erneuten Aufsetzen des Ventils
49 auf seinen Sitz 51, ohne daß das Entlüftungsventil 47 noch geöffnet würde. Damit
ist eine Bremsabschlußstellung erreicht, aus welcher durch erneutes Verringern des
Druckes in der Steuerleitung 41 eine weitere Bremsstufe einstellbar ist.
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Wie schon erwähnt, ist die Stellung des Steines 21 maßgebend für das
gegenseitige Wirkungsverhältnis zwischen dem Steuerkolben 29 und dem Rückführkolben
3. Bei der gezeigten Einstellung des Steines 21 z. B. bedarf es infolge des auf
den Rückführkolben entfallenden größeren Hebelarmanteiles nur einer kleineren Druckerhöhung
im Bremszylinder 7, um das Kolbensystem in die Abschlußstellung zu zwingen, als
in einem anderen Falle, in welchem durch Verstellung des Steines 21 dem Steuerkolben
29 der größere Hebelarm zugemessen wird. Die gezeigte Einstellung entspricht dem
leeren oder nur wenig beladenen Anhängerfahrzeug.
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Durch die gezeigte unmittelbare Betätigung des Doppelventils 47, 49
mittels des Steuerkolbens 29 wird erreicht, daß unabhängig von allen Stellungen
des Steines 21 der aus der Kraft der Ventilfeder 53 sowie den das Einlaßventil 49
beaufschlagenden Druck im Raum 57 sich zusammensetzende Öffnungswiderstand dieses
Ventils immer in gleicher Größe der Bewegung des Steuerkolbens 29 entgegensteht,
so daß auch das Ansprechen des Steuerventils immer den gleichen Druckabfall in der
Steuerleitung 41 voraussetzt.
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In Fig. 2 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Anhängersteuerventil
gezeigt, bei welchem zum Unterschied gegenüber dem vorhergehenden Beispiel die unmittelbare
Beeinflussung des Ein- und Auslaßventils für den Bremszylinder durch den Steuerkolben
noch über eine konstante Übersetzung erfolgt. Im einzelnen ist dieses Anhängersteuerventil
in folgender Weise aufgebaut: Im Gehäuse 59 desselben ist ein Rückführkolben 61
verschiebbar angeordnet, welcher als Membrankolben ausgebildet ist. Der Gehäuseraum
63 oberhalb dieses Kolbens ist über die Leitung 65 mit dem Bremszylinder 7 parallel
geschaltet und wird über die Leitungen 67, 69, deren Überwachung später noch im
einzelnen zu beschreiben ist, mit Druckluft aus dem Hilfsluftbehälter 33 versorgt.
Der Membrankolben 61 ist mittels einer Kolbenstange 71 an einem Waagebalken 73 angelenkt,
welcher seinen Drehpunkt wiederum an dem lastabhängig verschiebbaren Stein 21 findet.
Der Waagebalken 73 steht außerdem in Gelenkverbindung mit einer Kolbenstange 75,
die zu dem ebenfalls als Membrankolben ausgebildeten Steuerkolben 77 führt. Letzterer
ist auf seiner in der Zeichnung oberen Seite (Gehäuseraum 79) durch den Druck im
Hilfsluftbehälter 33 beaufschlagt, der dem Steuerventilgehäuse 59 durch die Leitung
81 zugeführt wird. Zur Füllung des Behälters 33 ist ein Rückschlagventil 83 vorgesehen,
über welches Druckluft aus der Leitung 41 über den Gehäusekanal 85 und die Leitung
81 zum Behälter 33 strömen kann. Eine Strömung in umgekehrter Richtung ist dagegen
durch das Ventil 83
verhindert. Parallel zum Kanal 85 ist der Gehäuseraum
87 an die Steuerleitung 41 angeschlossen, wodurch die in der Zeichnung untere Seite
des Kolbens 77 mit dem Steuerleitungsdruck beaufschlagt wird. Außerdem wirkt, diesen
Steuerleitungsdruck unterstützend, eine Feder 89 auf den Kolben ein. Die Kolbenstange
75 des Membrankolbens 77 ist in der Wand des Raumes 87 abgedichtet gelagert und
führt, wie bereits erläutert, zum Waagebalken 73. Außerdem ist mit der Kolbenstange
75 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise ein Lenker 91 drehbar verbunden, der mit
seinem einen Ende auf einem im Gehäuse 59 befestigten Bolzen 93 aufliegt, während
sein anderes Ende ein hülsenförtmiges Glied 95 trägt. Das letztere Glied besitzt
Auslaßöffnungen 97, welche in den über eine Öffnung 99 mit der Außenluft verbundenen
Raum des Gehäuses 59 münden. Das Hülsenglied 95 ragt durch eine abgedichtete Lagerstelle
101 in einen Gehäuseraum 103, in welchen die Leitung 67 mündet. Der Raum 103 ist
durch eine Zwischenwand 105 von einem weiteren Raum 107 getrennt, der über die Leitung
69 mit dem Hilfsluftbehälter 33 in Verbindung steht. Die Zwischenwand 105 ist als
Sitz für ein durch eine Feder 109 beaufschlagtes Einlaßventil 111 ausgebildet, welches
mit einem Auslaßventil 113 zu einem Doppelventil vereinigt ist. Als Sitz für das
Auslaßventil dient das in der Zeichnung untere, offene Ende des Hülsengliedes 95.
Das letztere steht unter dem Einfluß einer Druckfeder 115, welche die Anlage des
Lenkers 91 am Bolzen 93 bei geöffnetem Auslaßventil113 sichert.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung gemäß Fig. 2 ist folgende: Der Stein
21 wird durch gebräuchliche Mittel in Abhängigkeit vom Beladungszustand des Fahrzeuges
eingestellt, womit das Übersetzungsverhältnis zwischen Steuerkolben 77 und Rückführkolben
61 festliegt. Die übrigen in Fig. 2 gezeigten Teile nehmen im gelösten Zustand der
Bremse die aus der Zeichnung ersichtliche Lage ein. Der Bremszylinder 7 und damit
auch der Raum 63 über dem Rückführkolben 61
sind durch die Leitung
67, das geöffnete Auslaßventil 113 und die Auslässe 97, 99 ins Freie entlüftet.
Das Einlaßventil 111 ist durch die Kraft der Feder 109 und den einseitig auf ihm
lastenden Überdruck der Luft aus dem Behälter 33 auf seinen Sitz gepreßt, wodurch
der Bremszylinder 7 vom Behälter 33 getrennt ist. Der Steuerkolben 77 ist beidseitig
vom gleichen Überdruck der Druckluft beaufschlagt, nachdem der Behälter 33 mit dem
in der Steuerleitung 41 herrschenden höchsten Regeldruck über das Rückschlagventil
83 aufgefüllt ist. Die Feder 89 sorgt für die Einhaltung der einen Endlage des Kolbensystems
61, 77, wobei der Lenker 91 die Hülse 95 vom Auslaßventil 113 abhebt.
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Bei Einleitung einer Bremsung und der damit verbundenen Verringerung
des Druckes in der Steuerleitung 41 sowie im Raum 87 bewegt sich der Membrankolben
77 unter dem Überdruck im Raum 79 nach abwärts mit der Folge, daß der um den Drehpunkt
93 mitgeschwenkte Lenker 91 die Hülse 101 unter Abschluß des Auslaßventils 113 auf
das letztere aufsetzt und bei seiner weiteren Bewegung das Einlaßventil 111 gegen
dessen einseitige Druckbeaufschlagung sowie seine Beeinflussung durch die Feder
109 öffnet. Druckluft kann nun aus dem Behälter 33 über die Leitungen 69 und 67
sowie die Räume 103, 107 zum Bremszylinder 7 strömen, was die Betätigung der Bremsbacken
durch den Bremskolben zur Folge hat. Der ansteigende Druck im Bremszylinder kommt
in gleichem Maße auch in dem parallel geschalteten Raum 63 zur Wirkung, wodurch
der Rückführkolben 61 beaufschlagt wird. Der letztere zwingt - und zwar je nach
Einstellung des Steines 21 bei einem größeren oder kleineren Überdruck im Bremszylinder
7 - das Kolbensystem 61, 77 in die Abschlußstellung zurück, wobei der Lenker 91
das Hülsenglied 95 in einem solchen Maße anhebt, daß das Einlaßventil 111 schließt,
das Auslaßventil 113 aber noch nicht öffnet. Eine Bremsabschlußstellung ist damit
erreicht, eine weitere Verstärkung der Bremsung kann hierauf durch weiteres Absenken
des Druckes in der Steuerleitung 41 herbeigeführt werden.
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Wie die Fig.2 erkennen läßt, ist auch in diesem Fall das Be- und Entlüftungsventil
111, 113 für den Bremszylinder 7 wieder so angeordnet, daß es vom Steuerkolben 77
- wenn auch unter Zwischenschaltung des Lenkers 91 - in der Weise betätigt wird,
daß bei allen Hebelverhältnissen des Waagebalkens 73 der aus der Kraft der Feder
109 und der Druckbeaufschlagung des Ventils 111 sich zusammensetzende Öffnungswiderstand
des Doppelventils 111, 113 von diesen veränderlichen Hebelverhältnissen unberührt
und konstant bleibt.
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Die Einschaltung des Lenkers 91 hat den Vorteil, daß infolge der durch
ihn erzielten konstanten Übersetzung zwischen dem Weg des Steuerkolbens 77 und demjenigen
des Hülsengliedes 95 der Kolbenweg so klein gehalten werden kann, daß die Verwendung
eines betrieblich vorteilhaften Membrankolbens möglich wird. Bei der Kleinheit des
Weges des Steuerkolbens 77 kann auch derjenige des Rückführkolbens 61 in solchen
Grenzen gehalten werden, daß hier ebenfalls ein Membrankolben verwendbar ist. Zur
Erzielung günstiger baulicher Verhältnisse wäre es auch möglich, den Lenker 91 sowie
das von ihm getragene Hülsenglied 95 einschließlich des Doppelventils 111, 113 aus
seiner gezeigten, in der Zeichenebene liegenden Anordnung herauszunehmen und diese
Teile z. B. senkrecht zur Zeichenebene anzuordnen.
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Das Lösen der Bremse vollzieht sich sowohl bei dem in Fig. 1 als auch
bei dem in Fig. 2 gezeigten Steuerventil in der üblichen Weise durch Erhöhen des
Druckes in der Anhängersteuerleitung 41 und der dadurch bedingten wachsenden Beaufschlagung
des Steuerkolbens 29. Der Vorgang einschließlich der verschiedenen Löseabschlußstellungen
hält sich im Rahmen des Bekannten und erbringt hinsichtlich der Erfindung keine
neuen Merkmale. Eine diesbezügliche Einzelbeschreibung erübrigt sich daher.
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Schließlich bleibt noch zu erwähnen, daß der Erfindungsgedanke nicht
auf Steuerventile beschränkt ist, deren Steuerkolben nach dem indirekten Bremsprinzip
einerseits vom Behälterdruck und andererseits von dem bei der Bremsung zu verringernden
Steuerleitungsdruck beaufschlagt ist. Seine Verwirklichung ist ohne weiteres auch
bei Steuerventilen möglich, welche nach dem direkten Prinzip arbeiten, d. h. bei
denen der Steuerkolben auf seiner einen Seite von einem beim Bremsvorgang sich erhöhenden
Überdruck beaufschlagt wird, während seine andere Seite dem Druck der Außenluft
ausgesetzt ist. Auch in diesem Fall ist durch die besondere Anordnung des Be- und
Entlüftungsventils dafür gesorgt, daß dessen Öffnungswiderstand trotz Änderungen
des Übersetzungsverhältnisses in gleichbleibender Weise dem Ansprechen des Steuerkolbens
entgegenwirkt.