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Lastabhängiger Bremskraftregler
Die Erfindung betrifft einen lastabhängigen Bremskraftregler, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wel- cher den Bremszylinderdruck mittels eines Stufenkolbens und eines Ein- und Auslassventils erzeugt, des- sen Einlassventilsitz im Stufenkolben angeordnet, und dessen Auslassventilsitz lastabhängig verschiebbar ist, wobei eine konstante Wirkungsfläche des Stufenkolbens vom Bremsventildruck, eine veränderliche Wirkungsfläche in Form einer Wälzmembran in der Gegenrichtung vom Bremszylinderdruck beaufschlagt ist, und die andere, nicht vom Bremszylinderdruck beaufschlagte Seite der Wälzmembran eine geschlossene Kammer begrenzt. Derartige Bremskraftregler werden in die Luftdruckleitung zwischen dem Bremsventil und den Bremszylindern eingeschaltet.
Insbesondere werden sie zur lastabhängigen Regelung des Bremszylinderdruckes der Hinterräder von solchen Lastkraftwagen verwendet, die ein grosses Verhältnis zwischen Leerlast und Vollast aufweisen. Bei jedem Beladungszustand verhält sich dann der Bremsventildruck zum Bremszylinderdruck wie die Vollast zur jeweiligen Teillast.
Nach einem älteren Vorschlag steht bei einem Bremskraftregler dieser Gattung der auf der einen Seite eine konstante, auf der andern Seite hingegen eine veränderliche Wirkungsfläche aufweisende Stufenkolben mit einer Membran in Verbindung, welche sich in der einen Endlage an mit dem Gehäuse fest verbundene radiale Rippen anlegt, in der andern Endlage sich jedoch gegen mit dem Kolben verbundene radiale Rippen und in den Zwischenlagen gegen beide Arten der radialen Rippen abstützt, wobei die eine Rippenart in die Rippenzwischenräume der ändern Rippenart eingreift, derart, dass durch die Konizität eine dem Weg des Kolbens proportionale Veränderung der Wirkungsfläche der Membran bewirkt wird. Damit wird der Bremszylinderdruck proportional zum Weg s des Stufenkolbens geregelt.
Diese Regelungsart ist mit einem erheblichen Mangel behaftet, der durch die in Fig. 2 der Zeichnun- gen dargestellten Kennlinien verdeutlicht ist. Unter der Annahme, dass bei einem Lastfahrzeug der Vorderradbremsdruck ungeregelt, der der Hinterräder jedoch lastabhängig geregelt ist, ist der Vorderrad- bremsdruckstets dem Bremsventildruck gleich und er verläuft im Diagramm nach der Kennlinie I. Bei vollbeladenem Fahrzeug regelt der Bremsdruckregler den Hinterradbremsdruck im Verhältnis 1 : 1, d. h. er verläuft ebenfalls nach der Kennlinie L Ist bei einem Fahrzeug das Verhältnis der Leerlast zur Volllast beispielsweise mit 1 : 4 bekannt, so regelt der Regler den Bremszylinderdruck pz der Hinterräder bei Leerlast auf ein Viertel, bei Halblast auf die Hälfte usw. des Bremsventildruckes.
Die Abhängigkeit ist durch den Weg s des Stufenkolbens bzw. durch das entsprechende Verhältnis seiner Wirkungsfläche gegeben. Die normale Kennlinie bei Leerlast verläuft mithin wie die Kennlinie II der Fig. 2. Wird nun ein Bremsanlegedruck Pza angenommen, so ist dieser fürdie Vorderradbremse im Schnittpunkt A, für die Hinterräder jedoch erst erheblich später, nämlich im Schnittpunkt B erreicht. Die anschliessenden eigentlichen Bremswirkungen sind nach Zeit und Stärke entsprechend unterschiedlich, und das ist ein erheblicher Nachteil.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Bremskraftregler mit einfachen Mitteln so zu ver-
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bessern, dass seine Regelwirkung erst im Punkt A beginnt, so dass der Bremsanlegedruck in den Vor- derrad- und Hinterradbremszylindern gleichzeitig erreicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe wird dadurch erreicht, dass die oben genannte, von der Wälzmembran begrenzte Kammer bis zu einem vorbestimmten, in ihr herrschenden Druck über ein kolbengesteuertes Absperrventil mit einer Zuleitung des Bremsventildruckes in Verbindung steht, wobei der Steuerkolben des Absperrventils in Schliessrichtung vom Bremsventildruck, in der Gegenrichtung von einer den Schliess- druck (Anlegedruck) bestimmenden Feder beaufschlagt ist.
Zweckmässige Ausgestaltungen sehen vor, dass mit dem Steuerkolben ein Abdichtkolben verbunden ist, dessenFortsatzvongeringeremDurchmesser den Ventilteller bildet, dass der Abdichtkolben in einem vom Gehäuseoberteil gebildeten Zylinder geführt ist, wobei der Zylinderboden als Ventilsitz dient, so- wie dass der Abdichtkolben längs, sein Fortsatz quer durchbohrt ist, derart, dass die Bremsventilluft stän- dig am Absperrventil ansteht.
Ein mit der Erfindung versehener lastabhängiger Bremskraftregler ist im Mittellängsschnitt in Fig. 1 dargestellt. Fig. 2 zeigt Kennlinien dieses Gerätes.
Der nicht mehr neue Hauptteil des Bremskraftreglers besteht aus einem Gehäuseunterteil 1 und einem Gehäuseoberteil 2, zwischen denen der äussere Rand einer Membran 3 eingespannt ist. Ihr innerer Rand ist an einem Kolben konstanter Wirkungsfläche 4 befestigt, dessen Zylinder vom Ge- häuseoberteil 2 gebildet wird. Der Kolben 4 und die Membran 3 bilden zusammen einen Stu- fenkolben mit einer konstanten Wirkungsfläche in der Kolbenkammer I und mit einer veränderlichen
Wirkungsfläche bei einer Druckbeaufschlagung der Membran in deren Kolbenkammer lila. Während einer in den Zeichnungen abwärts gerichteten Bewegung des Stufenkolbens 3, 4 hebt sich nämlich die
Membran von konischen, im Gehäuse feststehenden radialen Rippen 5 ab, wobei sie sich zugleich zunehmend an mit dem Kolben verbundene radiale Rippen 6 anlegt.
Im Kolbenteil 4 ist ein Doppelsitzventil angeordnet, dessen Ventilteller 7 mit dem Ventil- sitz 8 das Einlassventil, mit dem oberen Ende des verschiebbaren Rohres 9 das Auslassventil bildet.
Mittels einer mit der Fahrzeugachse über eine nicht dargestellte Hebelverbindung drehbare Welle 10 und einen Kugelstift 11 wird das Rohr 9 lastabhängig bewegt. Die im Gehäuseunterteil 1 befe- stigte Hülse 12 bildet lediglich eine Drossel zwischen den Kolbenkammer 1lI und nia.
Erfindungsgemäss ist diesem Bremskraftregler ein kolbengesteuertes Absperrventil 22 angefügt, das eine Verbindung zwischen den Kolbenkammern L und II herstellt bzw. unterbricht. Die obere Kol- benkammer IV eines Kolbens 13 steht ständig mit der Kolbenkammer I über eine Bohrung 14 in Verbindung. In der Gegenrichtung wirkt auf den Kolben 13 lediglich die Kraft der Feder 15. Ein kleiner, mit dem Kolben 13 verbundener Abdichtkolben 16 ist teilweise verjüngt und sein Ende bildet mit der Dichtung 17 einen Ventilteller, der die Gehäusebohrung 18 öffnet bzw. schliesst.
Die Verbindung zur Kolbenkammer IV ist durch eine Längsbohrung 19 und Querbohrungen herge- stellt.
Der Bremskraftregler steht über seinen Anschluss 20 mit dem Bremsventil, über seinen An- schluss 21 mit den Bremszylindern in Verbindung.
Die Wirkungsweise des Bremskraftreglers ist wie folgt :
Bei der Einspeisung von Bremsventildruckluft in den Anschluss 20 sowie in die Kolbenkam- mern Iund IV bis zur Höhe des Bremsanlegedruckes Pza bleibt das Absperrventil 22 geöffnet, weil die Kraft der Feder 15 der bei diesem Druck erzeugten Kraft des Kolbens 13 entspricht. In- folgedessen gelangt Druckluft durch die Bohrungen 19 und 18 auch in die Kolbenkammer II. Inzwischenhat sich gleichzeitig der Stufenkolben 3, 4 abwärts bewegt, so dass das Auslassventil 8, 9 geschlossen, das Einlassventil 7, 8 geöffnet wurde. Druckluft der genannten Druckhöhe ist daher auch in dieKolbenkammem 1lI und illa gelangt.
Dadie Membran 3 auf beiden Seiten von gleichem Druck beaufschlagt ist, übt sie keine regelnde Wirkung aus, so dass bisher der Bremszylinderdruck mit dem Bremsventildruck im Verhältnis 1 : 1 gestiegen ist. Beide Drücke verlaufen in Fig. 2 bis zum Punkt A auf der Kennlinie I.
Wird nun der Bremsventildruck höher als der Anlegedruck Pza, so schliesst das Absperrventil 22 die Bohrung 18 unter Zusammendrückung der Feder 13. In der Kolbenkammer II bleibt der Druck Pza konstant. Die weitere Regeltätigkeit des Bremskraftreglers hängt nun wie bekannt von der lastabhängigen Stellung des Rohres 9 und damit von der Lage des Auslassventilsitzes ab. Fig. 1 zeigt seine Lage für ein voll beladenes Fahrzeug. In diesem Fall macht der Differentialkolben bei steigendem Bremsventildruckkeinen nennenswerten Weg s abwärts, so dass der Membrankolben 3 weiterhin an denGehäuserippen 5 anliegt. Das Verhältnis der Wirkungsflächen bleibt 1 : 1 und entsprechend auch das
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Verhältnis des Bremsventildruckes zum Bremszylinderdruck. Dieser Vorgang wird in Fig. 2 durch die Kennlinie I dargestellt.
Nimmt das Rohr 9 hingegen eine ganz nach unten verschobene Position für das leere Fahrzeug ein, dann folgt ihm bei Bremsventildrücken oberhalb von Pza der Differentialkolben 3, 4, wobei sich die gesamte Fläche der Membran 3 an die Kolbenrippen 6 anlegt. Damit hat sich das Verhältnis der Wirkungsflächenfür das als Beispiel betrachtete Fahrzeug auf 1 : 4 verändert, so dass der Bremszylinderdruck nur ein Viertel des Bremsventildruckes beträgt. In Fig. 2 stellt sich dieser Vorgang in der Kennlinie III dar.
Die ungeregelte Vorderradbremse und die geregelte Hinterradbremse legen gemäss der Erfindung die Bremsen im gleichen Zeitpunkt (A) an und beginnen auch die eigentliche Bremsung zugleich.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Lastabhängiger Bremskraftregler, insbesondere für Kraftfahrzeuge, welcher den Bremszylinder druck mittels eines Stufenkolbens und eines Ein- und Auslassventils erzeugt, dessen Einlassventilsitz im Stufenkolben angeordnet, und dessen Auslassventilsitz lastabhängig verschiebbar ist, wobei eine konstante Wirkungsfläche des Stufenkolbens vom Bremsventildruck, eine veränderliche Wirkungsfläche in Form einer Wälzmembran in der Gegenrichtung vom Bremszylinderdruck beaufschlagt ist, und die andere, nicht vom Bremszylinderdruck beaufschlagte Seite der Wälzmembran eine geschlossene Kammer begrenzt, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kammer (II) bis zu einem vorbestimmten, in ihr herrschenden Druck über ein kolbengesteuertes Absperrventil (22) mit einer Zuleitung (20)
des Bremsventildruckesin Verbindung steht, wobei der Steuerkolben (13) des Absperrventils im Schliessrichtungvom Bremsventildruck, in der Gegenrichtung von einer den Schliessdruck (Anlegedruck) bestimmenden Feder (15) beaufschlagt ist.