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Zweikreis-Motorwagenbremsanlage
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Die Erfindung betrifft eine Zweikreis-Motorwagenbremsanlage nach dem
Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.
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Bei Mehrkreisbremsanlagen, so bei Zweikreis-Motorwagenbremsanlagen
mit einem Fußbremsventil,werden der Vorderachsbremskreis und der Hinterachsbremskreis
bei entsprechender Ventilbetätigung mit Druckluft versorgt, wobei ein lastabhängig
wirkender Bremskraftregler am Hinterachsbremskreis vorgesehen sein kann. Um die
lastabhängig bzw. ladungsabhängig -bestimmte Regelung des Druckes für den Hinterachsbremskreis
auch am Vorderachsbremskreis zur Wirkung kommen zu lassen, ohne daß für den Vorderachsbremskreis
ein besonderer Bremskraftregler verwendet wird, ist eine Druckwandleranordnung vorgesehen.
Bei derartigen Druckwandlern dient der lastabhängig eingeregelte Druck des Hinterachsbremskreises
zur selbsttätigen Regelung des Bremsdruckes im Vorderachsbremskreis. Der Druckwandler
bewirkt also eine automatische Regelung des Druckes im Vorderachsbremskreis in Abhängigkeit
des vom lastabhängigen Bremskraftregler in den Hinterachsbremskreis eingesteuerten
Druckes Derartige Bremsanlagen haben den Nachteil, daß beim Bremsen, insbesondere
bei starken Abbremsungen, der Bremsdruck im Vorderachsbremskreis infolge der während
des Bremsens auftretenden dynamischen Achslastverlagerungen der Hinterachse
reduziert
wird. Bei einer idealen Bremsdruckregelung müßte eine umgekehrte Wirkung eintreten,
d.h. der Druck müßte sogar steigen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, die sogenannte Hysterese des
Fußbremsventils derart zu vergrößern, daß das Ventil nicht auf dynamische Druckabsenkungen
reagiert.
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Eine derartige Maßnahme wäre leicht zu verwirklichen, so z.B. durch
stärkere Federn oder durch eine Verringerung der Druckentlastung. Derartige Maßnahmen
würden aber zu einem verschlechterten Ansprechen führen, ferner würde der Gleichlauf
der beiden Kreise ungünstig beeinflußt, so würde z.B. eine größere Druckabweichung
auftreten.
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Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Motorwagenbremsanlage
der in Rede stehenden Art so auszubilden, daß bei Bergabfahrt des Fahrzeuges und/oder
starken Abbremsungen dynamische Druckabsenkungen am Anschluß des Fußbremsventils
bzw. am separaten Druckwandler und somit Druckabsenkungen im Vorderachsbremskreis
vermeidbar sind, um eine optimalere Abbremsung des Fahrzeugs herbeizuführen.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht au.s den Merkmalen nach dem Kennzeichnungsteil
des Patentanspruches 1.
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Mit Hilfe des Rückhalteventils ist es bei entsprechender Dimensionierung
der Kolben- und Federgrößen möglich, die Rückhaltefunktion, d.h. den Zeitpunkt des
oeffnens des Auslaßventils so zu bestimmen , daß die bei Bergabfahrten und/oder
bei starken Abbremsungen hervorgerufenen dynamischen Achslastveränderungen nicht
zu einer Verfälschung der Bremskraft des Vorderachsbremskreises führen können. Es
wird also hierdurch vermieden, daß die verfügbare Bremskraft am Vorderachsbremskreis
zu einem
Zeitpunkt abnimmt, wo sie sogar stärker sein müßte. Mit
dem Rückhalteventil ist es in konstruktiv und funktionell einfacher Weise ermöglicht
worden, diesem Problem zu begegnen. Dabei kann das Rückhalteventil ohne weiteres
bei Fußbremsventilen mit integriertem Druckwandler oder bei vom Fußbremsventil separaten
Druckwandlern benutzt werden.
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Das Rückhalteventil ist also universell einsetzbar und kann natürlich
auch nachgerüstet werden. Es ist auch ohne weiteres möglich, das Rückhalteventil
sowohl in den Druckauch wandler als / in das Fußbremsventil, mit Druckwandler zu
integrieren. Der Rückhaltedruckläßt sich durch Austausch der verwendeten Federn
im Rückhalteventil oder nur einer dieser Federn verändern. Die Höhe des Rückhaltedruckes
hängt vom eingesteuerten Druck m zugeordneten Anschluß des Ventils ab, d.h. je höher
der eingesteuerte, lastabhängige Druck ist, um so größer ist der Rückhaltedruck.
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Diese Wirkung entspricht genau dem gewünschten Verhalten, denn starke
Abbremsungen erzeugen hohe dynamische Druckschwankungen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in weiteren
Patentansprüchen aufgeführt.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
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Figur 1 ist eine schematische Darstellung einer Zweikreis-Motorwagenbremsanlage
mit einem Rückhalteventil nach der Erfindung; Figur 2 ist eine Schnittansicht des
Rüchhalteventils; und Figur 3 ist eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform
des Rückhalteventils nach der Erfindung.
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In Fig. 1 der Zeichnung ist eine Schaltungsanordnung einer Bremsanlage
eines Kraftfahrzeuges dargestellt, d.h. die Anordnung einer Zweikreis-Motorwagenbremsanlage
mit Fußbremsventil, welchem separat ein Druckwandler zugeordnet ist. Das Fußbremsventil
1 von an sich bekannter Konstruktion, welches an (nicht dargestellte) Druckluftbehälter
angeschlossen ist, steuert über eine Leitung 3 den Bremsdruck in den Bremszylindern
5 der Vorderachse und über die Leitung 6 den Bremsdruck in den Bremszylindern 7
der Hinterachse eines Kraftfahrzeuges ein. In der Leitung verbindung zwischen dem
Fußbremsventil 1 und den Bremsen zylindern 5 der Vorderachse ist ein Druckwandler
9 vorgesehen. Ein derartiger Druckwandler dient zur Regelung des Vorderachsbremsdruckes
in Abhängigkeit vom Bremsdruck der lastabhängig geregelten Hinterachse, wie nachfolgend
ausgeführt ist. In der Leitungsverbindung zwischen dem Fußbremsventil 1 und dem
Bremszylindern7 der Hinterachse ist gemäß schematischer Darstellung in Fig. 1 ein
Bremskraftregler 11 vorgesehen, welcher die Aufgabe besitzt, den Druck der Bremszylinder
der Hinterachse in Abhängigkeit vom Gewicht, also von der Last, einzuregeln. Der
Bremskraftregler 11 ist fernerhin mit seinem ausgesteuerten Druck an einen Anschluß
13 des Druckwandlers 9 angeschlossen, wobei sich in der Leitungsverbindung zwischen
dem Bremskraftregler und dem Anschluß 13 ein erfindungsgemäßes Rückhalteventil 15
befindet.
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Die Wirkungsweise des Druckwandlers ist unter Bezugnahme auf die Bestandteile
des Aufbaues nach Fig. 1 wie folgt: In der Fahrstellung des Fahrzeuges ist der Druckwandler
drucklos. Hierbei befinden sich die Kolben 17 und 19 sowie der Ringkolben 21 in
ihren oberen Endstellungen (wie dargestellt). Der zur Entlüftungsöffnung 23 führende
Auslaß 25 ist geschlossen, während der Einlaß 27 geöffnet ist.
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Sowohl der Auslaß 25 als auch der Einlaß 27 werden durch einen Doppelventilkörper
29 und entsprechende Ventilsitze an den Kolben 17 und 19 gebildet.
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Beim zum Zwecke des Bremsens vorzunehmenden Betätigen des zweikreisigen
Fußbremsventils 1 gelangt die Luft aus dem Vorderachsbremskreis über den Anschluß
31, den Einlaß 27 und den Auslaß 33 in die Bremszylinder 5 der Vorderachse. Da durch
die Betätigung des Fußbremsventils auch der Hinterachsbremskreis aktiviert ist,
werden über den Anschluß 13 der Kolben 17 und der Ringkolben 21 mit dem Druck der
durch den Bremskraftregler 11 lastabhängig geregelten Hinterachse beaufschlagt.
Bei Erreichen des Anlegedruckes wird der Kolben 17 gegen die sich an ihm abstützende
Druckfeder 35 auf Anschlag nach unten verschoben, wodurch der Einlaß 27 zunächst
geschlossen wird.
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Bei weiterem Druckanstieg an den Anschlüssen 31 und 13 bewegen sich
der Kolben 19 und der Ringkolben 21 nach unten; der Einlaß 27 öffnet und der Druck
in den-Bremszylindern der Vorderachse baut sich soweit auf, bis die Kraft unter
dem Kolben 19 gleich der Summe der Kräfte oberhalb des Kolbens 19 und des Ringkolbens
21 ist, so daß der Einlaß 27 schließt. Dies ist die sogenannte Bremsabschlußstellung.
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Da bei teilbeladenem Fahrzeug aufgrund der lastabhängigen Bremskraftregelung
am Anschluß 13 ein geringerer Druck herrscht als am Anschluß 31, wird der ausgesteuerte
Bremsdruck am Auslaß 33 gegenüber dem eingesteuerten Druck am Anschluß entsprechend
dem Beladungszustand des Fahrzeuges gemindert.
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Bei dynamisch wirkenden Bremskraftreglern entstehen während des Bremsvorganges
infolge von dynamischen Achslastverlagerungen Druckschwankungen am Anschluß 13.
Das in der Ver-
bindung zwischen dem Bremskraftregler 11 und dem
Anschluß 31 vorgesehene Rückhalteventil 15 gemäß der Erfindung bewirkt, daß derartige
dynamische Achslastverlagerungen den Druck am Auslaß 33 nicht beeinflußen.
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Das in Fig. 2 im einzelnen dargestellte Rückhalteventil 15 beinhaltet
in einem Gehäuse 37 einen Kolben 39 und einen mit einem Spiel den Kolben durchsetzenden
Ventilkörper 41, wobei zwischen dem Kolben 39 und dem Ventilkörper 41 eine Druckfeder
43 angeordnet ist. Die Druckfeder 43 drückt den Ventilkörper 41 in Richtung eines
Ventilsitzes 45, wobei zwischen dem Ventilsitz 45 und einem am Ventilkörper 41 ausgebildeten
Vorsprung ein Auslaßventil 47 gebildet ist.
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In der dargestellten Ausführungsform des Rückhalteventils 15 nach
Fig. 2 ist der Kolben 39 unter Abdichtung gegenüber der Innenwand des Gehäuses 37
verschiebbar und ist gleichfalls unter Abdichtung an seinem Innenumfang gegenüber
einem Gehäuseeinsatz 49 geführt. Zwischen dem Gehäuse 37., dem Gehäuseeinsatz 49
und dem Kolben 39 besteht ein Ringraum 51, welcher an e.ine in Fig. 2 dargestellte
Entlüftungsbohrung 53 angeschlossen ist. Das Gehäuse 37 des Rückhalteventils 15
ist gemäß Darstellung nach Fig. 2 mit einem Anschluß 55 und einem weiteren Anschluß
57 versehen. Der Anschluß 55 ist an die zum Druckwandler 9 führende Leitung angeschlossen,
welche mit dem Anschluß 13 in Verbindung ist, während der Anschluß 57 mit dem Bremskraftregler
11 in Verbindung steht. In der zum Anschluß 55 führenden, im Gehäuse befindlichen
Bohrung ist ein weiterer Ventilkörper 59 vorgesehen, welcher unter Verspannung einer
Feder 61 steht und in Richtung eines am Ventilkörper 41 angeordneten, z.B. wulstförmigen
Ventilsitzes 63 gedrückt wird. Der Ventilkörper 59 dichtet in der in Fig. 2 dargestellten
Position gegenüber diesem Ventilsitz ab, wobei jedoch am Außenumfang des Ventilkörpers
59 ausreichend Freiraum besteht, um eine Druckluftverbindung
zwischen
dem Raum 65 innerhalb des Kolbens 39 und dem Anschluß 55 zu schaffen, wie nachfolgend
erläutert ist.
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Diese Verbindung besteht dann, wenn der Ventilkörper 41 vom Ventilsitz
45 abgehoben ist. Innerhalb des Gehäuses 37 ist fernerhin eine Feder 67 vorgesehen,
welche sich an einem Sicherungsring des Gehäuseeinsatzes 49 abstützt und den Kolben
39 gemäß Darstellung in Fig. 2 nach rechts gerichtet drückt, d.h. in seine Ausgangslage
am Gehäuse.
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Die Wirkungsweise des Rückhalteventils 15 in Verbindung mit der vorstehend
beschriebenen Bremsanlage ist wie folgt: Beim Bremsen gelangt die vom Bremskraftregler
11 (Fig. i) ausgesteuerte Druckluft vom Anschluß 57 in das Gehäuse 37 und demnach
in den Raum 6.5; von dort gelangt die Druckluft weiter über das geöffnete Auslaßventil
47 zum Anschluß 55. Gleichzeitig wird die Ringfläche zwischen den in Fig. 2 dargestellten
Durchmessern D1 und D2 am Kolben 39 beaufschlagt. Das Auslaßventil 47 schließt hierdurch,
doch strömt die Druckluft weiterhin ohne merklichen Widerstand durch das geöffnete
Einlaßventil 69, welches zwischen dem Ventilsitz 63 und dem Ventilkörper 59 gebildet
ist.
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Die Druckluft gelangt weiterhin zum Anschluß 55, da der erforderliche
Druck, um den Ventilkörper 59 vom Ventilsitz 63 abzuheben, vernachlässigbar klein
ist. Der Kolben gegen 39 wird solange/die Kräfte der Druckfeder 43 und der Feder
61 verschoben, bis sich Kräftegleichgewicht einstellt.
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Je höher der Druck am Anschluß 57 ist, um so größer ist die Kraft
der Druckfeder 43, die das Auslaßventil 47 geschlossen hält. Fällt nun infolge einer
dynamischen Achslastverlagerung der Hinterachse der Druck am Anschluß 57 ab, verringert
sich zwar die auf den Kolben 39 wirkende
Druckkraft, die verbleibende
Kraft der Druckfeder 43 reicht aber noch aus, um ein Uffnen des Auslaßventils 47
zu verhindern. Auf diese Weise wird der Druck am Anschluß 55 trotz dynamischer Achslastverlagerung
konstant gehalten.
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Erst wenn über das Fußbremsventil 1 ein Lösen eingeleitet wird, also
der Druck des über den Anschluß 31 anstehenden ersten Bremskreises reduziert wird,
öffnet das Auslaßventil 47 und der Druck am Anschluß 55 baut sich ab, bis Druckgleichheit
an den Anschlüssen 55 und 57 herrscht.
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Diese Druckgleichheit bleibt erhalten bis zum völligen Druckabbau
am Anschluß 57.
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Die unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 erläuterte Ausführungsform
und Funktion des Rückhalteventils sind auch bei Fußbremsventilen mit integriertem
Druckwandler anwendbar, d.h. bei einem Fußbremsventil, bei welchem der Druckwandler
unmittelbar im Gehäuse desselben integriert ist und der lastabhängige Druck gesondert
an einem Ringkolben einwirkt. Auch in diesem Au-sführungsbeispiel ist das Rückhalteventil
15 dem am Fußbremsventil vorgesehenen, den lastabhängigen Druck einsteuernden Anschluß
vorgeschaltet und vollführt dieselben Funktionen, d.h. der Druck am Anschluß 55
des Rückhalteventils 15 und demnach am Anschluß 13 des Druckwandlers bleibt konstant,
obwohl eine dynamische Achs 1 astverl agerung an der Hinterachse vorliegen mag,
so z.B. bei Bergabfahrt oder bei einem plötzlichen Abbremsen des Fahrze-uges.
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In Fig. 3 der Zeichnung ist ein Rückhalteventil 71 einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Bei dieser Konstruktion des Rückhalteventils
ist anstelle des Ventilkörpers 59 eine Membran 73 vorgesehen, welche am Außenumfang
des Ventilkörpers 41 aufgeknöpft sein kann und
bei Druckbeaufschlagung
von einem Ventilsitz 75 am Ventilkörper 41 abzuheben vermag. Zu diesem Zweck ist
der Ventilkörper, d.h. der am in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel links
befindlich wiedergegebene radiale Fortsatz mit Durchbrechungen 77 versehen. Wie
im Fall der Ausführungsform nach Fig. 2 kommt der Membran 73 die Aufgabe zu, nahezu
ohne Widerstand zu öffnen, wenn ein Druck am Anschluß 57 ansteht. Andererseits schließt
die Membran 73 in gleicher Weise wie der Ventilkörper 59 sofort, falls ein Druckabbau,
hervorgerufen durch eine dynamische Achslastverlagerung bzw. -veränderung, am Anschluß
57 vorliegt. In diesem Fall beginnt die Rückhaltefunktion des Ventils zu wirken,
derart, daß das Auslaßventil 47 trotz dynamischer Achslastverlagerung. und entsprechendem
Druckabbau geschlossen bleibt.
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Das Ventil nach Fig. 3. als auch nach Fig. 2 kann in einfacher Weise
aufgebaut sein, d.h. das Gehäuse bzw. der Gehäuseeinsatz des Rückhalteventils können
aus Kunststoff gefertigt sein. Die im Inneren des Rückhalteventils verwendeten Ventilelemente
können gleichfalls ohne besondere Feinbearbeitung gefertigt sein. Trotz dieses einfachen
Aufbaues ist das Rückhalteventil in seiner Funktion verhältnismäßig unempfindlich,
d.h. es arbeitet sicher und verhindert, daß dynamische Achslastverlagerungen an
der Hinterachse (trotz starker Beladung des Fahrzeuges) zu einer verfälschenden
Druckreduzierung führen.
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Durch entsprechende Auslegung der Kolbendurch.messer D1 und D2 sowie
der Druckfeder 43 und der Feder 67 kann erreicht werden, daß der Kolben 39 an einen
am Gehäuseeinsatz 49 vorgesehenen Anschlag 79 gedrückt wird, bevor sich am Anschluß
57 der maximale Druck aufgebaut hat. Dadurch wird über einen gewünschten Druckbereich
am Ansc.hluß 57 ein konstanter Rückhaltedruck erzeugt.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil bei Verwendung des Rückhalteventils
nach der Erfindung besteht darin, daß die Hysterese des separaten Druckwandlers
verkleinert werden kann, d.h. das Gerät kann so ausgeführt werden, daß es feinfühliger
anspricht und arbeitet.
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Bezugszeichenliste 1 Fußbremsventil 3 Leitung 5 Bremszylinder 6 Leitung
7 Bremszylinder 9 Druckwandler 11 Bremskraftregler 13 Anschluß 15 Rückhalteventil
17 Kolben 19 Kolben 21 Ringkolben 23 Entlüftungsöffnung 25 Auslaß 27 Einlaß 29 Doppelventilkörper
31 Anschluß 33 Auslaß 35 Druckfeder 37 Gehäuse 39 Kolben 41 Ventilkörper 43 Druckfeder
45 Ventilsitz 47 Auslaßventil 49 Geh-äuseeinsatz 51 Ringraum 53 Entlüftungsbohrung
55
Anschluß 57 Anschluß 59 Ventilkorper 61 Feder 63 Ventilsitz 65 Raum 67 Feder 69
Einlaßventil 71 Rückhalteventil 73 Membran 75 Ventilsitz 77 Durchbrechung 79 Anschlag