DE3439086A1

DE3439086A1 - Relaisventileinrichtung

Info

Publication number: DE3439086A1
Application number: DE19843439086
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Ing.(Grad.) 3017 Pattensen Deike; Gerhard Ing.(Grad.) 3000 Hannover Fauck; Bernd Ing.(grad.) 3050 Wunstorf Kiel
Original assignee: Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH
Current assignee: Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH
Priority date: 1984-10-25
Filing date: 1984-10-25
Publication date: 1986-05-15
Also published as: US4653811A

Description

Hannover, den 15.10.1984 WP 35/84 Ehr./Gb

WABCO Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH, Hannover Relaisventileinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Relaisventileinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine zweikreisige Bremsventileinrichtung mit einer Relaisventileinrichtung dieser Art ist aus der DT 25 48 973C2 dort insbesondere Fig. 3, bekannt. Deren zweiter Kreis ist als Relaisventil aufgebaut, dem der zum ersten Bremskreis ausgesteuerte Bremsdruck (erster Bremsdruck) als Steuerdruck zugeleitet wird.

In den folgenden Betrachtungen schließen der Begriff "Steuerdruck" den Begriff "erster Bremsdruck", der Begriff "Verbraucherkreis" den Begriff "zweiter Brems-

kreis" und der Begriff "Druckmittelanlage" den Begriff "Motorfahrzeug-Bremsanlage" sowie die damit jeweils zusammenhängenden Sachverhalte ein.

Das Relaisventil des Stands der Technik weist einen Relaiskolben mit einer ersten und einer zweiten Steuerfläche auf, von denen nur die erste mit dem Steuerdruck beaufschlagbar ist.

Bei Beaufschlagung der ersten Steuerfläche wird im wesentlichen gleichzeitig der zweiten Steuerfläche ein zweiter Steuerdruck zugeführt. Der von dem Relaisventil in den Verbraucherkreis ausgesteuerte Druck hängt einerseits vom Verhältnis der ersten Steuer-

j_5 fläche zur Reaktionsfläche, andererseits vom Verhältnis der Summe aus erster und zweiter Steuerfläche zur Reaktionsfläche und außerdem von der Höhe des Steuerdrucks und des zweiten Steuerdrucks ab. Im Stand der Technik ist die erste Steuerfläche kleiner als die

2Q Reaktionsfläche und die Summe beider Steuerflächen im wesentlichen gleich der Reaktionsfläche, während der zweite Steuerdruck innerhalb eines vorgegebenen Bereiches im Verhältnis zum Steuerdruck variabel und diesem höchstens gleich ist. Aufgrund dieser Auslegung des Stands der Technik folgt der in den Verbraucherkreis ausgesteuerte Druck im Verhältnis zum Steuerdruck nicht einer oder mehreren fest vorgegebenen Kennlinien; vielmehr weist der Stand der Technik einen Kennlinienbereich auf, in dem der in den Verbraucherkreis ausgesteuerte Druck im Verhältnis zum Steuerdruck gemindert bzw. diesem höchstens gleich ist.

Es gibt Einsatzfälle, bei denen in der Druckmittelanlage unabhängig von dem Steuerdruck ein Signaldruck von im wesentlichen gleichbleibender Höhe auftritt und

in denen der von einer Relaisventileinrichtung in einen Verbraucherkreis ausgesteuerte Druck bzw. in einen zweiten Bremskreis ausgesteuerte zweite Bremsdruck dem Steuerdruck entlang einer ersten Kennlinie folgen soll, solange der Signaldruck ansteht, und dem Steuerdruck entlang einer zu niedrigeren Werten abgeknickten zweiten Kennlinie folgen soll, solange der Signaldruck nicht ansteht.

Für derartige Einsatzfälle ist eine Relaisventileinrichtung der eingangs genannten Art nicht einsetzbar, weil eine Beaufschlagung der zweiten Steuerfläche mit dem Signaldruck während der Dauer dieser Beaufschlagung ständig einem Druck im Verbraucherkreis bzw. im zweiten Bremskreis zur Folge hätte.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Relaisventileinrichtung ein der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln derart zu verbessern, daß sie bei Betätigung während der Wirkungsdauer eines Signaldrucks von im wesentlichen gleichbleibender Höhe einen Druck in den Verbraucherkreis aussteuert, der dem Steuerdruck entlang einer ersten Kennlinie folgt, und bei Wegfall des Signaldrucks einen Druck zum Verbraucherkreis aussteuert, der dem Steuerdruck entlang einer zweiten Kennlinie folgt, welche bei gegenüber der ersten Kennlinie geminderten Drücken verläuft.

Diese Aufgabe wird durch die in dem Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Als Lösungsmittel sieht die Erfindung sinngemäß vor, die zweite Steuerfläche des Relaiskolbens während der

Wirkungsdauer des Signaldrucks zu der ersten Steuerfläche hinzuzuschalten und dadurch das Verhältnis zwischen wirksamer Steuerfläche und Reaktionsfläche

des Relaiskolbens zu vergrößern.
5

Eine derartige Relaisventileinrichtung läßt sich mit einfachen Mitteln zu einer zweikreisigen Bremsventileinrichtung nach dem Patentanspruch 6 ausbauen, indem

ihr der erste Bremsdruck als Steuerdruck zugeführt wird. 10

Die Erfindung läßt sich unabhängig davon ausführen, ob die Summe der ersten und der zweiten Steuerfläche des Relaiskolbens dessen Reaktionsfläche gleich oder kleiner oder größer als diese ist, also unabhängig davon, ob entlang der ersten Kennlinie der in den Verbraucherkreis ausgesteuerte Druck bzw. der zweite Bremsdruck dem Steuerdruck bzw. dem ersten Bremsdruck gleich oder ihm gegenüber gemindert (untersetzt) oder

erhöht (übersetzt) ist.
20

Die Erfindung läßt sich auch unabhängig von der Größe der ersten Steuerfläche relativ zur Größe der Reaktionsfläche ausführen. Die erste Steuerfläche kann kleiner oder größer als die Reaktionsfläche oder ihr gleich sein.

Im erstgenannten Fall kann der in den Verbraueherkreis ausgesteuerte Druck bzw. der zweite Bremsdruck gegenüber dem Steuerdruck bzw, dem ersten Bremsdruck je nach Verhältnis der Summe aus erster und zweiter Steuerfläche entlang der ersten Kennlinie übersetzt, gleich oder untersetzt sein, während die genannten Drücke entlang der zweiten Kennlinie gegenüber dem Steuerdruck bzw. dem ersten Bremsdruck untersetzt sind. Im zweiten Fall sind die genannten Drücke gegenüber dem Steuerdruck bzw. dem ersten Bremsdruck sowohl entlang der ersten Kennlinie als auch entlang der zweiten

Kennlinie untersetzt. Im dritten Fall sind die genannten Drücke gegenüber dem Steuerdruck bzw. dem ersten Bremsdruck entlang der ersten Kennlinie übersetzt und entlang der zweiten Kennlinie gleich. 5

Durch Integration der Absperreinrichtung in die Relaisventileinrichtung bzw. die Bremsventileinrichtung läßt sich eine vorteilhaft kompakte und kostengünstige Bauweise erzielen. Die Absperreinrichtung kann aber auch eine selbständige Baugruppe sein.

Die Erfindung läßt sich in vorteilhafter Weise einsetzen, wenn der Signaldruck in einer Motorfahrzeug-Bremsanlage kennzeichnet, ob das Motorfahrzeug im Anhängerbetrieb oder im Solo-Betrieb eingesetzt ist.

Die zweikreisige Bremsventileinrichtung nach dem Patentanspruch 6 ermöglicht in diesem Fall, daß in den zweiten Bremskreis im Anhängerbetrieb ein höherer zweiter Bremsdruck ausgesteuert wird als im Solo-Betrieb. Dabei wird in der Regel der zweite Bremskreis den Hinterachsbremsen zugeordnet sein; es gibt aber auch Einsatzfälle, in denen der zweite Bremskreis den Vorderachsbremsen zugeordnet ist. In entsprechender Weise läßt sich eine Relaisventileinrichtung nach dem Patentanspruch 1 in einem Fall der eben genannten Art anwenden mit dem Vorteil, daß sie in jeden beliebigen Bremskreis einsetzbar ist und damit größere Flexibilität bietet. Auch für etwaige Nachrüstungen ist eine Relaisventileinrichtung nach dem Patentanspruch 1 besonders vorteilhaft.

In vorteilhafter Ausführungsform. ist die Absperreinrichtung als Absperrventil mit einem Ventilschieber ausgebildet, der eine mit dem Signaldruck beaufschlagbare Kolbenfläche aufweist. Durch den Signaldruck wird

der Ventilschieber in eine zweite Stellung gestellt, in der er den Durchgang durch die Zufuhrleitung des Steuerdrucks bzw. des ersten Bremsdrucks zur zweiten Steuerfläche freigibt. Bei Wegfall des Signaldrucks wird der Ventilschieber durch eine Rückstellfeder in eine erste Stellung gestellt, in der er die genannte Zufuhrleitung sperrt.

In dem erwähnten Fall, wo der Signaldruck beim Motorfahrzeug den Anhängerbetrieb oder den Solo-Betrieb kennzeichnet, kann in vorteilhafter Weise als Signaldruck der Vorratsdruck aus der Anhängervorratsleitung herangezogen werden. In diesem Fall kann die Kolbenfläche des Ventilschiebers des genannten Absperrventils direkt mit dem Vorratsdruck aus der Anhängervorratsleitung beaufschlagt werden.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Absperreinrichtung als separate oder integrierte Magnetbetätigte Stelleinrichtung ausgebildet sein. In diesem Fall wird der Signaldruck, beispielsweise wieder der Vorratsdruck in der Anhängervorratsleitung, von einem Druckschalter überwacht. Während der Wirkungsdauer des Signaldrucks öffnet oder schließt der Druckschalter, je nach Ausbildung des Stellmagneten, dessen Stromkreis, wodurch das Stellglied der Stelleinrichtung in die Durchgangsstellung gestellt wird. In die Sperrstellung wird das Stellglied, je nach Ausbildung des Stellmagneten, vom Magneten oder von einer Rückstelleinrichtung, beispielsweise einer Rückstellfeder, gestellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, welche in den Zeichnungen dargestellt sind, erläutert.

- O-

- J?- Es zeigen
Fig. 1 ein zweikreisiges Bremsventil,

Fig. 2 schematisch das Kennfeld des Bremsventils nach Fig. 1

Das in Fig. 1 dargestellte Bremsventil zeigt in einem aus einem Gehäuseoberteil 1, einem Gehäusemittelteil 39 und einem Gehäuseunterteil 26 bestehenden Gehäuse ein als erster Kreis ausgebildetes Steuerventil 7, eine als Absperrventil 36 ausgebildete Absperreinrichtung und ein als zweiter Kreis ausgebildetes Relaisventil

Das Steuerventil 7 besteht aus einem im Gehäuseoberteil 1 abgedichtet längs verschiebbar geführten ersten Ventilkörper 10, der mit einem gehäusefesten ersten Einlaßsitz 9 ein erstes Einlaßventil 9,10 bildet, über welches eine mit einem ersten Vorratsanschluß 12 verbundene erste Vorratskammer 49 mit einer ersten Bremsdruckkammer 51 verbindbar ist, welche einen ersten Bremsanschluß 50 aufweist. Der erste Ventilkörper 10 wird durch eine sich im Gehäuseoberteil 1 abstützende Feder gegen den ersten Einlaßsitz 9 und damit in Schließrichtung des ersten Einlaßventils 9,10 vorgespannt.

Koaxial zum ersten Ventilkörper 10 ist im Gehäuseoberteil 1 abgedichtet längs verschiebbar ein Abstufungskolben 2 geführt, der mit seiner als Abstufungsfläche ausgebildeten Unterseite die erste Bremsdruckkammer 51 begrenzt. Der Abstufungskolben 2 durchdringt die erste ' Bremsdruckkammer 51 mit einem nicht näher bezeichneten stößelartigen Fortsatz, an dem ein erster Auslaßsitz 8 ausgebildet ist, mit dem der Abstufungskolben 2 mit dem ersten Ventilkörper 10 in Eingriff bringbar ist, wobei der erste Ventilkörper 10 mit dem Auslaßsitz 8

-jg-

ein erstes Auslaßventil 8,10 bildet. Der erste Ventilkörper 10 ist hohl ausgebildet.

In einem der Abstufungsfläche 52 abgewandten hohlen oberen Bereich des Abstufungskolbens 2 ist relativ zu diesem längs verschiebbar ein aus einem Federteller und einem Mittelstück 5 bestehendes Druckstück 4,5 angeordnet. Zwischen dem Druckstück 4,5 und dem Abstufungskolben 2 ist eine Abstufungsfeder 3,6 angeordnet. Die Abstufungsfeder 3,6 besteht im vorliegenden Fall aus einer Gummifeder 3 und einer Tellerfeder 6, welch letztere erst in einer spaten Betätigungsphase des Steuerventils7zur Wirkung kommt. Es liegt auf der Hand, daß die Abstufungsfeder auch auf jede andere geeignete Weise ausgebildet sein kann, beispielsweise als Schraubenfeder.

In der ersten Bremsdruckkammer 51 ist eine sich einerseits am Gehäuseoberteiliund andererseits an der Abstufungsflache 52 abstützende Feder 53 angeordnet, die den Abstufungskolben 2 in Öffnungsrichtung des ersten Auslaßventils 8,10 vorspannt und bei unbetätigtem Steuerventil 7 ein sicheres Öffnen des ersten Auslaßventils 8,10 bewirkt.

Das Relaisventil 32 besteht aus einem im Gehäuseunterteil 26 abgedichtet längs .verschiebbar geführten zweiten Ventilkörper 25 und einem sowohl im Gehäusemxttelteil 39 als auch im Gehäuseunterteil 26 abgedichtet längs verschiebbar geführten Relaiskolben 19, die beide koaxial zum Steuerventil 7 angeordnet sind.

Der zweite Ventilkörper 25 bildet mit einem im Gehäuseunterteil 26 ausgebildeten zweiten Einlaßsitz 22 ein zweites Einlaßventil 22,25, über welches eine

zweite Vorratskammer 24 mit einer zweiten Bremsdruckkammer 30 verbindbar ist, wobei beide genannten Kammern ebenfalls im Gehäuseunterteil 26 angeordnet sind. Im Gehäuseunterteil 26 sind auch ein der zweiten Vorratskammer 24 zugeordneter zweiter Vorratsanschluß 23 und ein der zweiten Bremsdruckammer 30 zugeordneter zweiter Bremsanschluß 29 angeordnet. Der zweite Ventilkörper 25 ist hohl und durch eine sich im Gehäuseunterteil 26 abstützende Feder 28 gegen

IQ den zweiten Einlaßsitz 22, also in Schließrichtung des zweiten Einlaßventils 22,25, vorgespannt. In den Innenraum des zweiten Ventilkörpers 25 dringt ein als Deckel des Gehäuseunterteils 26 ausgebildetes hohles Kniestück 27 mit einem nicht näher bezeichneten Stutzen

^5 ein, auf dem der zweite Ventilkörper 25 abgedichtet und längsverschieblich geführt ist.

Oberhalb des zweiten Ventilkörpers 25 und koaxial zu diesem ist der Relaiskolben 19 angeordnet. Der hohl ausgebildete Relaiskolben 19 begrenzt mit seiner als Reaktionsfläche 20 ausgebildeten Unterseite die zweite Bremsdruckkammer 30 und weist in der Nähe der Reaktionsfläche 20 eine nicht näher bezeichnete umlaufende Abdichtung gegenüber dem Gehäuseunterteil 26 auf. Ausgehend von der Reaktionsfläche 20 weist der Relaiskolben 19 in Richtung des zweiten Ventilkörpers 25 einen nicht näher bezeichneten hohlen stößelartigen Fortsatz auf, an dem ein zweiter Auslaßsitz 21 ausgebildet ist, der mit dem zweiten Ventilkörper 25 in Eingriff bringbar ist und mit diesem ein zweites Auslaßventil 21,25 bildet.

In seinem oberen, dem Steuerventil 7 benachbarten Bereich ist der Relaiskolben 19 als Stufenkolben aus-' bildet. Mit seiner kleinen, als erste Steuerfläche 14 ^!

- 3(0 -

ausgebildeten Stufenfläche begrenzt der Relaiskolben eine zwischen dem Gehäusemittelteil 39 und dem Gehäuseoberteil 1 eingeschlossene erste Steuerkammer 13, und mit seiner als zweite Steuerfläche 17 ausgebildeten großen Stufenfläche begrenzt der Relaiskolben 19 eine im Gehäusemittelteil 39 angeordnete zweite Steuerkammer 16.

Der Außendurchmesser der zweiten Steuerfläche 17 ist dem Außendurchmesser der Reaktionsfläche 20 gleich. Wie für den Fachmann offensichtlich, kann der Außendurchmesser der zweiten Steuerfläche kleiner oder größer als der Außendurchmesser der Reaktionsfläche sein, in welch letzterem Fall der Durchmesser der ersten Steuerfläche kleiner oder größer als der Durchmesser der Reaktionsfläche oder diesem gleich sein kann.

Der Relaiskolben 19 ist an seinem Außenumfang mit dem Durchmesser der ersten Steuerfläche 14 und in der Nähe der zweiten Steuerfläche 17 an seinem Außenumfang mit dem Durchmesser der zweiten Steuerfläche 17 durch nicht näher bezeichnete umlaufende Abdichtungen gegenüber dem Gehäusemittelteil 39 abgedichtet. Zwischen der in der Nähe der Reaktionsfläche 20 angeordneten Abdichtung und der in der Nähe der zweiten Steuerfläche 17 angeordneten Abdichtung weist der Relaiskolben 19 eine als Atmosphärenkammer 33 ausgebildete umlaufende Nut auf. Die Atmosphärenkammer 33 steht über einen im wesentlichen radialen Kolbenkanal 31 mit dem Hohlraum im Relaiskolben 19 in Verbindung.

Mit einem von der ersten Steuerfläche 14 ausgehenden nicht näher bezeichneten hohlen Stutzen dringt der Relaiskolben 19 abgedichtet und längs .verschiebbar geführt in den Innenraum des hohlen ersten Ventil-

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körpers 10 ein.

Die hohlen Innenräume der Ventilkörper 10 und 25, des Relaiskolbens 19 und des Kniestücks 27 bilden einen nicht näher bezeichneten Entlüftungskanal, über den die erste Bremsdruckkammer 51 und die zweite Bremsdruckkammer 30 bei geöffneten jeweils zugeordneten Auslaßventilen 8,10 bzw. 21,25 mit der Atmosphäre verbunden sind.

Im Boden des Gehäuseoberteils 1 ist ein die erste Bremsdruckkammer 51 mit der ersten Steuerkammer verbindender Durchbruch vorgesehen, der als Steueranschluß 48 des Relaisventils 32 dient.

Das Absperrventil 36 ist im Gehäusemittelteil 39 angeordnet. Das Absperrventil 36 besteht aus einem Ventilschieber 45, der in einer im wesentlichen quer zur Achse des Relaisventils 32 angeordneten Führung 34 abgedichtet zwischen zwei vorbestimmten Stellungen längs vorschiebbar geführt ist. Der Ventilschieber 45 begrenzt mit seiner ersten, als Kolbenfläche 44 ausgebildeten Stirnseite eine mit einem Signalanschluß 43 verbundene Schaltkammer 42. Von der zweiten Stirnfläche des Ventilschiebers 45 dringt in diesen ein Sackloch ein, in dem eine sich zwischen dem Ventilschieber 45 und dem Gehäusemittelteil 39 abstützende Rückstellfeder 38 angeordnet ist, die den \\ Ventilschieber 45 in Richtung eines dessen erste Steilhang definierenden Gehäuseanschlags 41 vorspannt. Der Gehäuseanschlag 41 ist in bekannter Weise als Axial-Sicherungsring ausgebildet. Die zweite Stellung des Ventilschiebers 45 wird durch einen zweiten Gehäuseanschlag 46 definiert.

In die Führung 34 münden ein von der ersten Steuerkammer 13 ausgehender Teilkanal 47 und, in Längsrichtung der Führung 34 gegenüber dem Teilkanal 47 versetzt, ein zu der zweiten Steuerkammer 16 gehender Teilkanal 37. Beide Teilkanäle bilden eine Verbindungsleitung zwischen der ersten Steuerkammer 13 und der zweiten Steuerkammer 16. Da über den Steueranschluß 48 in der ersten Steuerkammer 13 der von dem Steuerventil 7 geregelte erste Bremsdruck aus der ersten Bremsdruckkammer 51 herrscht, stellt die genannte Verbindungsleitung eine Zufuhrleitung 37,47 des ersten Bremsdrucks zu der zweiten Steuerfläche 17 des Relaiskolbens 19 dar.

Der Ventilschieber 45 weist gegenüber der als Stufenbohrung ausgebildeten Führung 34 drei nicht näher bezeichnete umlaufende Abdichtungen auf. Zwischen der der Kolbenfläche 44 am nächsten angeordneten ersten Abdichtung und der mittleren zweiten Abdichtung ist eine Atmosphärenkalmer 40 gebildet, die über eine Querbohrung im Ventilschieber 45 mit dessen Sackloch und über eine Bohrung 35 im Gehäusemittelteil 39 mit der Atmosphärenkammer 33 verbunden ist. Die zweite und die der zweiten Stirnseite des Ventilsschiebers 45 benachbart gelegene dritte Abdichtung sind so angeordnet, daß sie in der zweiten Stellung des Ventilschiebers 45 die Mündungen beider Teilkanäle 37 und 47 zwischen sich einschließen, diese dadurch verbinden und so die Zufuhrleitung 37,47 freigeben, während in der ersten Stellung des Ventilschiebers 45 der Teilkanal 37 mit dem Sackloch des Ventilschiebers 45 und durch dieses über die Querbohrung, die Atmosphärenkammer 40, die Bohrung 35, die Atmosphärenkammer 33, den Kolbenkanal 31 und den Entlüftungskanal mit der Atmosphäre verbunden ist.

Von dem stößelartigen Fortsatz des Abstufungskolbens 2

ausgehend, dringt durch den ersten Ventilkörper 10 hindurch in den Hohlraum des Relaiskolbens 19 eine Kolbenstange 15 ein. Zwischen der Stirnfläche der Kolbenstange 15 und einem nicht näher bezeichneten Absatz im Hohlraum des Relaiskolbens 19 stützt sich eine Hilfsfeder 18 ab. Die Kolbenstange 15 weist einen kreuzförmigen Querschnitt auf, so daß sie nur einen geringen Teil des freien Querschnitts des

Hohlraums des Relaiskolbens 19 einnimmt. 10

Bei der folgenden Funktionsbeschreibung sei die beschriebene zweikreisige Bremsventileinrichtung in nicht dargestellter Weise wie nachstehend beschrieben in einer Motorfahrzeug-Bremsanlage installiert. 15

Das Steuerventil 7 ist an dem ersten Vorratsanschluß mit einem ersten Vorratsbehälter und an dem ersten Bremsanschluß 50 mit einem Vorderachsbremskreis verbunden. Das Druckstück 4,5 steht direkt oder über ein Hebelwerk mit einem Bremspedal in Verbindung.

Das Relaisventil 32 ist an dem zweiten Vorratsanschluß mit einem zweiten Vorratsbehälter und an dem zweiten Bremsanschluß 29 mit einem Hinterachsbremskreis verbunden.

Das Absperrventil 36 ist an dem Signalanschluß 43 mit einem Vorratskupplungskopf verbunden.

Wie vorstehenden beschrieben, wird die Installation häufig realisiert. Es sind aber auch Installationen gebräuchlich, in denen - sofern zulässig- auch der zweite Vorratsanschluß 23 an den ersten Vorrat angeschlossen ist. Es ist auch gebräuchlich, die Bremskreise im Vergleich zur beschriebenen Installation ver-

tauscht anzuschließen.

Zunächst sei angenommen, daß das Motorfahrzeug im Anhängerbetrieb eingesetzt sei. Dann steht an dem Vorratskupplungskopf ein Vorratsdruck aus einer Anhängervorratsleitung an. Dieser Vorratsdruck steht über den Signalanschluß 43 auch in der Schaltkammer an, beaufschlagt die Kolbenfläche 44 des Ventil-Schiebers 45 und schiebt diesen gegen die Kraft der Rückstellfeder 38 in seine zweite Stellung. Dadurch ist die zweite Steuerkammer 16 des Relaisventils mit dessen erster Steuerkammer 13 verbunden.

In unbetätigtem Zustand der Bremsventileinrichtung sind das erste Einlaßventil 9,10 und das zweite Einlaßventil 22,25 geschlossen und das erste Auslaßventil 8,10 und das zweite Auslaßventil 21,25 geöffnet. Dadurch sind die Bremskreise über das jeweils zugeordnete Auslaßventil und den Entlüftungskanal zur Atmosphäre hin entlüftet. Der Feder 53 obliegt es ir- diesem Zustand, ein sicheres Öffnen des ersten Auslaßventils 8,3 0 und dadurch ein sicheres Entlüften des Vorderachsbremskreises zu bewirken. Bei der Betätigung der Bremsventileinrichtung ist die Wirkung dieser Feder 53 vernachlässigbar.

Bei Betätigung des Bremspedals wird dessen abwärts gerichtete Bewegung über das Druckstück 4,5 und die Abstufungsfeder 3,6 auf den Abstufungskolben 2 übertragen. Nach Überwindung des Öffnungshubs des ersten Auslaßventils 8,10 bewegt der Abstufungskolben 2 nach dem Schließen des ersten Auslaßventils 8,10 den ersten Ventilkörper 10 abwärts und öffnet dadurch das erste Einlaßventil 9,10. Dabei wird die Verbindung zwischen der ersten Bremsdruckkammer 51 (und dem

Vorderachsbremskreis)und der Atmosphäre unterbrochen und die Verbindung zwischen der ersten Vorratskammer und der ersten Bremsdruckkammer 51 geöffnet.

Aus dem ersten Vorratsbehälter kann über den ersten Vorratsanschluß 12 solange Druckluft in die erste Bremsdruckkammer 51 und den Vorderachsbremskreis strömen, bis der sich darin aufbauende erste Brems-

druck einen Wert angenommen hat, bei dem die auf die Abstufungsfläche 52 wirkende Druckkraft der vom Bremspedal über das Eruckstück 4,5 und die Abstufungsfeder 3,6 in den Abstufungskolben 2 eingeleiteten Stellkraft das Gleichgewicht hält. In diesem Falle wird die Abstufungsfeder 3,6 um den vorherigen Öffnungshub des Abstufungskolbens 2 zusammengedrückt, wobei gleichzeitig das erste Auslaßventil 8,10 und das erste Einlaßventil 9,10 geschlossen werden. Das Steuerventil 7 befindet sich in diesem Zustand in einer Abschlußstellung.

Der sich in der ersten Bremsdruckkammer 51 aufbauende erste Bremsdruck gelangt gleichzeitig über den Steueranschluß 48 in die erste Steuerkammer 13 des Relaisventils 32 und aus dieser über die geöffnete Zufuhrleitung 37,47 in dessen zweite Steuerkammer 16.

Der erste Bremsdruck dient für das Relaisventil 32 als Steuerdruck. Unter seiner Einwirkung setzt sich der Relaiskolben 19 abwärts in Bewegung, nimmt nach Überwindung des Offnungshubs des zweiten Auslaßventils 21, 25 den zweiten Ventilkörper 25 mit und öffnet dabei das zweite Einlaßventil 22,25. Dadurch wird die Verbindung zwischen der zweiten Bremsdruckkammer 30 (und dem Hinterachsbremskreis) und der Atmosphäre unterbrochen und die Verbindung zwischen der zweiten Vorratskammer 24 und der zweiten Bremsdruckkammer 30 geöffnet mit der Folge, daß sich in der zweiten Brems-

druckkammer 30 und, über den zweiten Bremsanschluß 29, in dem Hinte^achsbremskreis der zweite Bremsdruck aufbaut. Wenn sich zwischen den über die erste und zweite Steuerfläche 14 bzw. 17 und den über die Reaktionsfläche 20 auf den Relaiskolben 19 einwirkenden Druckkräften ein Gleichgewicht gebildet hat, bewegt sich der Relaiskolben 19 bei geschlossenem zweiten Auslaßventil 21,25 unter gleichzeitigem Schließen des zweiten Einlaßventils 21,25 um den vorherigen Öffnungshub des zweiten Einlaßventils 22,25 zurück, wobei auch das Relaisventil 32 in eine Abschlußstellung gelangt.

Da im vorliegenden Fall die erste und die zweite Steuerfläche 14 und 17 zusammengenommen im wesentlichen gleich der Reaktionsfläche 20 sind, ist in der Abschlußstellung des Relaisventils 32 der auf die Reaktionsfläche 20 wirkende zweite Bremsdruck dem auf die erste und zweite Steuerfläche 14 und 17 wirkenden ersten Bremsdruck im wesentlichen gleich.

Wird die Pedalkraft gemindert, so wird das erste Auslaßventil 8,10 vorübergehend geöffnet, bis sich bei einem geminderten ersten Bremsdruck ein neues Gleichgewicht am Abstufungskolben 2 einstellt und das Steuerventil wieder in eine Abschlußstellung gelangt. Da durch Minderung des ersten Bremsdrucks auch das Gleichgewicht am Relaiskolben 19 gestört wird, öffnet auch das zweite Auslaßventil 21,25 vorübergehend, bis sich ein im wesentlichen dem ersten Bremsdruck gleicher zweiter Bremsdruck in der zweiten Bremsdruckkammer 30 eingestellt hat. Bei diesem geminderten zweiten Bremsdruck nimmt auch das Relaisventil 32 eine neue Abschlußstellung ein.

Bei vollständigem Entfall der Pedalkraft kehrt der

Abstufungskolben 2 in seine Ausgangslage zurück, wodurch das erste Auslaßventil 8,10 voll geöffnet wird mit dem Ergebnis, daß die erste Bremsdruckkammer 51 und der Vorderachsbremskreis sowie die erste und die zweite Steuerkammer 13 bzw. 16 des Relaisventils 32 völlig entlüftet werden mit dem weiteren Ergebnis, daß auch das zweite Auslaßventil 21,25 voll geöffnet und auch die zweite Bremsdruckkammer 30 und der Hinterachsbremskreis völlig entlüftet werden.

Ist die Summe aus erster und zweiter Steuerfläche kleiner als die Reaktionsfläche, so liegt es auf der Hand, daß in der Abschlußstellung des Relaisventils der zweite Bremsdruck niedriger als der erste Bremsdruck ist. Umgekehrt ist der zweite Bremsdruck höher als der erste Bremsdruck, wenn die Summe beider Steuerflächen größer als die Reaktionsfläche 20 ist. Für den Fall der Minderung der Pedalkraft gelten die oben gemachten Ausführungen entsprechend.

Bei einem druckluftbedingten Ausfall des Steuerventils 7, d.h. wenn sich in der ersten Bremsdruckkammer 51(und im Vorderachskreis) kein erster Bremsdruck aufbaut, wird bei Betätigung des Bremspedals eine mechanische Verbindung zwischen dem Abstufungskolben 2 und dem Relaiskolben 19 hergestellt. In diesem Falle nimmt der Abstufungskolben 2 bei seiner Bewegung unter der Einwirkung der Pedalkraft den ersten Ventilkörper 10 mit, bis dieser mit seiner Stirnfläche auf die erste Steuerfläche 14 des Relaiskolbens 19 aufsetzt. Dadurch werden der Abstufungskolben 2, der erste Ventilkörper 10 und der Relaiskolben 19 wirkungsmäßig zu einer Baueinheit zusammengefaßt, die an die Stelle des Abstufungskolbens 2 tritt. Die so entstandene Baueinheit wirkt in Verbindung mit dem zweiten Ventilkörper 25 sowie dem

zweiten Einlaßventil 22,25 und dem zweiten Auslaßventil 21,25 für den am zweiten Bremsanschluß 29 angeschlossenen Hinterachsbremskreis entsprechend der weiter oben für das Steuerventil 7 gegebenene Funktionsbeschreibung.

Ist das Relaisventil derart ausgebildet, daß die Summe der Steuerflächen des Relaiskolbens kleiner als die Reaktionsfläche ist, ist es im Falle eines druckluftbedingten Ausfalls des Steuerventils möglich, abweichend von der normalen Charakteristik des Relaisventils den zweiten Bremsdruck bis zum vollen verfügbaren Druck des zweiten Vorrats zu steigern. Die gleiche Möglichkeit besteht, wenn das Steuerventil 7 voll ausgesteuert ist, d.h. in der ersten Bremsdruckkammer (und im Vorderachsbremskreis) der volle Druck des ersten Vorrats ansteht und die Pedalkraft weiter gesteigert wird. Die beschriebene Eigenschaft der Drucksteigerung im Hinterachsbremskreis bzw. in dem zweiten Bremskreis kann von Bedeutung sein, wenn in Notsituationen äußerste Bremskraftreserven eingesetzt werden sollen.

Nun sei angenommen, daß das Motorfahrzeug im Solo-Betrieb eingesetzt ist. In diesem Falle steht in der Schaltkammer 42 und auf der Kolbenfläche 44 des Ventilschiebers 45 nur Atmosphärendruck an, so daß der Ventilschieber 45 von der Rückstellfeder 38 in seine erste Stellung gestellt wird. Dadurch sind die Zufuhrleitung 37,Al gesperrt und die zweite Steuerkammer 16 des Relaisventils 32 über das Sackloch auf dem weiter oben beschriebenen Wege mit dem Entlüftungskanal verbunden. In diesem Fall wirkt bei Betätigung des Bremspedals und damit des Steuerventils 7 der erste Bremsdruck über den Steueranschluß 48 nur auf die erste Steuerfläche 14. Da die Reaktionsfläche 20 größer als die

-Ιβ-erste Steuerfläche 14 ist, genügt in der zweiten Bremsdruckkammer 30 ein gegenüber dem ersten Bremsdruck geminderter zweiter Bremsdruck, um am Relaiskolben 19 ein Kräftegleichgewicht zu erzeugen und das Relaisventil 32 in die Abschlußstellung zu bringen.

Im Solo-Betrieb des Motorfahrzeugs ist also der in den Hinterachsbremskreis über den zweiten Bremsanschluß 29 ausgesteuerte zweite Bremsdruck gegenüber dem ersten Bremsdruck und gegenüber dem zweiten Bremsdruck im Anhängerbetrieb gemindert. Das Maß der Minderung hängt vom Verhältnis der ersten Steuerfläche 14 zur Reaktionsfläche 20 bzw. vom Verhältnis der Steuerflächen gegeneinander ab.

Im Fall von Ausführungsformen, bei denen die erste Steuerfläche größer als die Reaktionsfläche oder ihr gleich ist, ist im Falle des Solo-Betriebs des Motorfahrzeugs der zweite Bremsdruck gegenüber dem ersten Bremsdruck angehoben bzw. ihm gleich. Er ist jedoch in jedem Fall gegenüber dem im Anhängerbetrieb ausgesteuerten zweiten Bremsdruck herabgesetzt.

Insbesondere beim Solo-Betrieb wirken sich die durch die zahlreichen Abdichtungen des Relaiskolbens 19 verursachten Reibkräfte derart aus, daß der Relaiskolben 19 sich erst bei einem erhöhten ersten Bremsdruck in Richtung des zweiten Ventilkörpers 25 in Bewegung setzt. Dieser Ansprechverzögerung wird durch die Hilfsfeder in Verbindung mit der Kolbenstange 15 dadurch abgeholfen, daß"bei der Bewegung des Abstufungskolbens 2 über die Kolbenstange 15 und die Hilfsfeder 18 in den Relaiskolben 19 eine die von dem ersten Bremsdruck erzeugte Kraft unterstützende Kraft eingeleitet wird. Diese unterstützende Kraft tritt auch beim Anhängerbetrieb

des Motorfahrzeugs auf, spielt in diesem Fall jedoch eine untergeordnete Rolle.

Fig. 2 zeigt schematisch das Kennfeld des in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiels.

Auf der Ordinate ist der durch p_? symbolisierte zweite Bremsdruck eingetragen. Auf der Abszisse ist der durch p- symbolisierte erste Bremsdruck eingetragen. Eine Parallele zur Ordinate im Abstand ρ_γι symbolisiert den Druck des ersten Vorrats. Eine Parallele zur Abszisse im Abstand p_V2 symbolisiert den Druck des zweiten Vorrats.

Bei gleichen Druckmaßstäben auf Ordinate und Abszisse verläuft eine erste Kennlinie OB, welche sich beim Anhängerbetrieb des Motorfahrzeugs einstellt, auf einer zu beiden Koordinatenachsen unter 45° geneigten Geraden, welche hier durch die Strecke OA gekennzeichnet ist.

im Endpunkt B der ersten Kennlinie entspricht der zweite Bremsdruck dem Druck des ersten Vorrats. Entlang der ersten Kennlinie OB ist p_? im wesentlichen p. gleich.

Die Strecke OC kennzeichnet eine zweite Kennlinie

des vorliegenden Ausführungsbeispiels, die sich beim Solo-Betrieb des Motorfahrzeugs einstellt und entlang der P₂ kleiner als entlang der ersten Kennlinie und als p. ist.

Durch diese Charakteristik wird im mit p₂ beaufschlagten Hinterachsbremskreis bei gegebener Bremskraft im Vorderachsbremskreis im Solo-Betrieb des Motorfahrzeugs eine geringere Bremskraft als im Anhängerbetrieb erzeugt. Diese Charakteristik kann beispielsweise zur Anpassung

- η-

-Murder Bremskraft an unterschiedliche Hinterachslasten bei Anhängerbetrieb bzw. Solo-Betrieb des Motorfahrzeugs herangezogen werden, wie sie z.B. bei Sattelzugmaschinen auftreten.

Im vorliegenden Fall ist angenommen, daß der Druck des zweiten Vorrats p_V2 größer als der Druck des ersten Vorrats p_yi ist. Die Strecken BE bzw. CE kennzeichnen die Steigerung von p_?, die durch weitere Steigerung der Pedalkraft nach dem Aussteuern des Steuerventils 7 möglich ist. Im Falle des druckluftbedingten Ausfalls des Steuerventils 7 fallen die erste und die zweite Kennlinie auf einer nicht dargestellten Kennlinie OE zusammen.

In einer Ausführungsform des Relaisventils, in der die Summe aus erster und zweiter Steuerfläche kleiner als die Reaktionsfläche ist, verläuft die erste Kennlinie unterhalb der dargestellten ersten Kennlinie OB. Ist hingegen die Summe der ersten und der zweiten Steuerfläche größer als die Reaktionsfläche, verläuft die erste Kennlinie oberhalb der dargestellten ersten Kennlinie OB. Ist in diesem Fall die erste Steuerfläche größer oder gleich der Reaktionsfläche, so verläuft die zweite Kennlinie ebenfalls oberhalb der dargestellten Kennlinie OB bzw. mit dieser zusammenfallend.

Das Relaisventil 32 in Verbindung mit dem Absperrventil 36 des in den Figuren 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiels kann auch als Ausführungsbeispiel für eine Relaisventileinrichtung nach dem Patentanspruch 1 dienen. Der Fachmann braucht sich zu diesem Zweck nur vorzustellen, daß der Relaiskolben 19 an der ersten Steuerfläche 14 abgeschlossen und der Boden des Gehäuseoberteils 1 als Verschlußdeckel des Ge-

3_R häusemittelteils 39 ausgebildet sei. Wird dann am

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Steueranschluß 48 ein beliebiger Steuerdruck angelegt, an den zweiten Bremsanschluß 29 ein Verbraucherkreis und an den zweiten Vorratsanschluß 23 ein Vorrat angeschlossen, und werden das "zweite" Ein- und Auslaßventil als Ein- und Auslaßventil der Relaisventileinrichtung angesehen, so gelten sämtliche vorstehend für das Relaisventil 32 und das Absperrventil 36 gemachten Ausführungen für eine solche Ventileinrichtung in entsprechender Weise.
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Für den Fachmann ist offensichtlich, daß mit den dargestellten bzw. erwähnten Ausführungsbeispielen und Einsatzfällen der Anwendungsbereich der vorliegenden 'Erfindung nicht erschöpfend beschrieben ist.

. as-

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Claims

Patentansprüche

1. Relaisventileinrichtung für eine Druckmittelanlage, insbesondere eine Druckluftanlage, welche in einen Verbraucherkreis aus einem Vorrat einen von einem Steuerdruck abhängigen Druck aussteuert, mit einem Einlaßventil, über welches der Vorrat mit dem Verbraucherkreis verbindbar ist, und mit einem Auslaßventil, über welches der Verbraucherkreis mit der Atmosphäre verbindbar ist, und mit einem Relaiskolben zur Betätigung der genannten Ventile, mit folgenden Merkmalen:

a) der Relaiskolben weist eine erste Steuerfläche, die mit dem Steuerdruck beaufschlagt ist, und

eine zweite Steuerfläche auf;

b) der Relaiskolben weist eine Reaktionsfläche auf, die mit dem Druck des Verbraucherkreises beaufschlagt ist;

c) der Relaiskolben ist so angeordnet, daß er von dem Steuerdruck in Öffnungsrichtung des Einlaßventils und in Schließrichtung des Auslaßventils und von dem Druck in dem Verbraucherkreis in Öffnungsrichtung des Auslaßventils und in Schließrichtung des Einlaßventils beaufschlagt wird,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

d) die zweite Steuerfläche (17) ist mit dem Steuerdruck beaufschlagbar;

e) in der Zufuhrleitung (37,47) des Steuerdrucks

zur zweiten Steuerfläche (17) ist eine abhängig vom Wirken eines Signaldrucks betätigbare Ab-

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sperreinrichtung angeordnet, welche während der Wirkungsdauer des Signaldrucks durchgängig ist.

2. Relaisventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung als Absperrventil (36) ausgebildet ist.

3. Relaisventileinrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (36) in die Relaisventileinrichtüng integriert ist.

4. Relaisventileinrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch folgende Merkmale;

a) als Zufuhrleitung (37,47) des Steuerdrucks zu der zweiten Steuerfläche (17) ist ein Gehäusekanal (37,47) vorgesehen, der eine der ersten Steuerfläche (14) zugeordnete erste Steuerkammer (13) mit einer der zweiten Steuerfläche (3 7) zugeordneten zweiten Steuerkammer (16) verbindet;

b) es ist eine den Gehäusekanal (37,47) durchdringende Führung (34) vorgesehen, in der abgedichtet axial verschiebbar ein Ventilschieber &5) des Absperrventils (36) geführt ist, der mit einer Kolbenfläche (44) eine mit dem Signaldruck beaufschlagbare Schaltkammer (42) begrenzt;

c) der Ventilschieber (45) ist auf seiner der Kolbenfläche (44) abgewandten Seite von einer Rückstellfeder (38) beaufschlagt, durch die er in eine erste Stellung stellbar ist,

in der er den Gehäusekanal (37,47) absperrt und die zweite Steuerkammer (16) mit der Atmosphäre verbindet;

b) der Ventilschieber (45) ist durch Beaufschlagung der Schaltkammer (42) mit dem Signaldruck entgegen der Kraft der Rückstellfeder (38) in eine zweite Stellung stellbar, in der er den Gehäusekanal (37,47) freigibt.

5. Relaisventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung als magnetbetätigte Stelleinrichtung ausgebildet ist, deren Stellmagnet durch einen den Signaldruck überwachenden Druckschalter gesteuert wird.

6. Zweikreisige Bremsventileinrichtung für eine druckluftbetätigbare Motorfahrzeug-Bremsanlage mit folgenden Merkmalen:

a) der erste Kreis ist als von einer Stellkraft gesteuertes Steuerventil ausgebildet, welches aus einem ersten Vorrat in einen ersten Bremskreis einen von der Größe der Stellkraft abhängigen Bremsdruck (erster Bremsdruck) aussteuert;

b) der zweite Kreis ist als Relaisventil ausgebildet, dem der erste Bremsdruck als Steuerdruck zugeführt wird, und welches in einen zweiten Bremskreis einen von der Höhe des ersten Bremsdrucks abhängigen zweiten Bremsdruck aussteuert;

c) das Relaisventil weist ein zweites Einlaßventil, über welches der zweite Bremskreis mit dem ersten Vorrat oder einem zweiten Vorrat verbindbar ist, und ein zweites Auslaßventil, über welches der zweite Bremskreis mit der Atmosphäre verbindbar ist, und einen Relaiskolben zur Betätigung dieser Ventile auf;

d) der Relaiskolben weist eine erste, mit dem ersten Bremsdruck beaufschlagte Steuerfläche und eine zweite Steuerfläche auf;

e) der Rel'aiskolben weist eine Reaktionsfläche auf, die mit dem zweiten Bremsdruck beaufschlagt ist;

f) der Relaiskolben ist so angeordnet, daß er von dem ersten Bremsdruck in Öffnungsrichtung des zweiten Einlaßventils und in Schließrichtung des zweiten Auslaßventils und von dem zweiten

Bremsdruck in Öffnungsrichtung des zweiten Auslaßventils und in Schließrichtung des zweiten Einlaßventils beaufschlagt wird, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

g) die zweite Steuerfläche (17) ist mit dem ersten Bremsdruck beaufschlagbar;

h) in der Zufuhrleitung (37,47) des ersten Bremsdrucks zur zweiten Steuerfläche (17) ist eine abhängig vom Wirken eines Signaldrucks betätigbare Absperreinrichtung angeordnet, welche der Wirkungsdauer des Signaldrucks durchgängig ist.

7. Zweikreisige Bremsventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung als Absperrventil (36) ausgebildet ist.

, Zweikreisige Bremsventileinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (36) in die Bremsventileinrichtung integriert ist.

9. Zweikreisige Bremsventileinrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) als Zufuhrleitung (37,47) des ersten Brems- IQ drucks zur zweiten Steuerfläche (17) ist ein Gehäusekanal (37,47) vorgesehen, der eine der ersten Steuerfläche (14) zugeordnete erste Steuerkammer (13) mit einer der zweiten Steuerfläche (17) zugeordneten zweiten Steuerkammer (16) verbindet;

b) es ist eine den Gehäusekanal (37,47jdurchdringende Führung (34) vorgesehen, in der abgedichtet axial verschiebbar ein Ventilschieber

(45) des Absperrventils (36) geführt ist, der mit einer Kolbenfläche (44) eine mit dem Signaldruck beaufschlagbare Schaltkammer (42) begrenzt;

c) der Ventilschieber (45) ist auf seiner der

Kolbenfläche (44) abgewandten Seite von einer Rückstellfeder (38) beaufschlagt, durch die er in eine erste Stellung stellbar ist, in der er den Gehäusekanal (37,47) absperrt und die zweite Steuerkammer (16) mit der Atmosphäre verbindet;

d) der Ventilschieber (45) ist durch Beaufschlagung

der Schaltkammer (42) mit dem Signaldruck entgegen der Kraft der Rückstellfeder (38) in eine zweite Stellung stellbar, in der er den Gehäusekanal (37,47) freigibt.

10. Zweikreisige Bremsventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Signaldruck ein Vorratsdruck aus der Anhängervorrats leitung ist.

11. Zweikreisige Bremsventileinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung als magnetbetätigte Stelleinrichtung ausgebildet ist, deren Stellmagnet durch einen den Signaldruck überwachenden Druckschalter gesteuert wird.

12. Relaisventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signaldruck ein Vorratsdruck aus der Anhängervorratsleitung ist.