DE69202695T2

DE69202695T2 - Druckluftbremssystem für Kraftfahrzeug.

Info

Publication number: DE69202695T2
Application number: DE69202695T
Authority: DE
Inventors: Chei-Su Tseng; Lain-Chei Tseng
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-26
Filing date: 1992-02-26
Publication date: 1995-10-19
Anticipated expiration: 2012-02-27
Also published as: EP0557547B1; DE69202695D1; ATE122979T1; EP0557547A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckluftbremssystem für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Druckluftbremssysteme werden für Fahrzeuge wie z. B. Lastkraftwagen und Anhänger verwendet und umfassen einen Kompressor zum Komprimieren von Luft, die zum Betätigen der Bremse des Fahrzeuges vorgesehen ist. Die Druckluft entweicht jedoch schnell, wenn die Bremse des Fahrzeuges fortlaufend für jeweils eine kurze Zeitspanne betätigt wird, z. B. wenn das Fahrzeug bergab fährt. Das Bremssystem wird versagen, wenn die komprimierte Luft nicht ausreicht. Dies ist gefährlich. Außerdem benötigt der Kompressor eine lange Zeitspanne, um den Lufttank wieder zu füllen, weshalb das Fahrzeug geparkt werden muß, um zu warten, bis der Lufttank wieder aufgefüllt ist.
Die deutsche Patentdruckschrift DE-A-3 405 965 offenbart ein System, bei dem einer der Zylinder des Fahrzeuges verwendet wird, um Druckluft zu erzeugen, wenn der Druck im Lufttank ungenügend ist, wobei dieser Zylinder als normaler Verbrennungszylinder dient, wenn das Wiederauffüllen mit Druckluft beendet ist. Bei einem solchen System wird jedoch die Ausgangsleistung des Motors nachteilig beeinflußt, da der Zylinder keine Leistung abgeben kann, bis das Wiederauffüllen mit Druckluft abgeschlossen ist.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist, ein Druckluftbremssystem für ein Fahrzeug zu schaffen, bei dem ein Lufttank vom Motor mit Druckluft versorgt werden kann, wobei das Bremssystem des Fahrzeugs ständig betätigt werden kann, ohne das Fahrzeug zu parken.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 erfüllt.
Gemäß der Erfindung wird ein solches Wiederauffüllen mit Druckluft dann fortgesetzt, wenn das Fußpedal nicht niedergedrückt ist, wodurch die Ausgangsleistung des Motors nicht beeinflußt wird.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung aufgeführt.
Die Erfindung wird im folgenden durch die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben, in welchen:
die Fig. 1 und 2 schematische Ansichten eines Druckluftbremssystems sind, die dessen Arbeitsweise darstellen;
Fig. 3 eine Explosionsansicht eines Ventils ist;
die Fig. 4 und 5 Querschnittsansichten des in Fig. 3 gezeigten Ventils sind;
Fig. 6 eine Explosionsansicht eines weiteren Ventils ist; und
die Fig. 7 und 8 Querschnittsansichten des in Fig. 6 gezeigten Ventils sind.
Ein typisches Großfahrzeug wie z. B. ein Lastkraftwagen oder Anhänger umfaßt, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, einen Kraftstoffeinspritzmotor wie z. B. einen Achtzylinder-Dieselmotor 98, eine Kraftstoffpumpe 92 zum Zuführen des Kraftstoffs zu jedem der Zylinder 91, einen Kraftstofftank 93 zur Bevorratung von Kraftstoff und zum Zuführen von Kraftstoff zur Kraftstoffpumpe 92 sowie einen Lufttank 94 zum Speichern und Zuführen von Druckluft zum Bremsmechanismus 96. Der Bremsmechanismus 96 kann durch ein Gaspedal 98, das in der Fahrerkabine angeordnet ist, gesteuert werden. Das Fahrzeug umfaßt ebenso eine Batterie 99.
Ein Druckluftbremssystem umfaßt ein erstes Ventilmittel 10 zum Leiten des Kraftstoffs entweder zu einem Zylinder 91 des Motors 90 (Fig. 1) oder zum Kraftstofftank 93 (Fig. 2) ; sowie ein zweites Ventiimittel 40 zur Steuerung des Flusses der Druckluft vom Zylinder 91 zum Lufttank 94. Zwischen där Batterie 99 und dem zweiten Ventilmittel 40 ist ein Schalter 95 elektrisch eingefügt und mit dem Lufttank 94 verbunden. Der Schalter 95 ist ein Sicherheitsschalter und schaltet ab, wenn der Druck des Lufttanks 94 einen vorgegebenen Wert erreicht, so daß der Lufttank 94 vor einem Überdruck bewahrt werden kann. Zwischen der Batterie 99 und dem ersten Ventilmittel 10 ist ebenfalls ein Schalter 97 elektrisch angeschlossen, der parallel zu dem Schalter angeschlossen ist, der vom Fußpedal 98 des Fahrzeuges gebildet wird und später genauer beschrieben wird.
In den Fig. 3 und 4 umfaßt das erste Ventilmittel 10 eine Röhre 11 mit einem inneren Hohlraum und einem Innengewinde 12, 13, das in den oberen bzw. unteren Abschnitten ausgebildet ist, zwei Schraubenlöcher 14, 15, die im Mittelabschnitt der Röhre 11 ausgebildet sind und mit dem inneren Hohlraum der Röhre 11 in Verbindung stehen, eine erste Leitung 16 mit einem in das Schraubenloch 14 geschraubten Ende und einem anderen mit der kraftstoffpumpe 92 verbundenen Ende, eine zweite Leitung 17 mit einem in das Schraubenloch 15 geschraubten Ende und einem anderen am Zylinder 91 des Motors 90 (Fig. 1) angeschlossenen Ende sowie eine Schraube 18, die in ein in der Röhre 11 ausgebildetes Schraubenloch 19 geschraubt ist.
In dem inneren Hohlraum der Röhre 11 ist eine Führung 20 gleitend in Eingriff und umfaßt eine ringförmige Rille 21, die in deren Mittelabschnitt ausgebildet ist und eine Bohrung 22 enthält, die darin in Längsrichtung ausgebildet ist, ein Innengewinde 23, das im oberen Abschnitt der Bohrung 22 ausgebildet ist, und einen Durchlaß 24, der im oberen Abschnitt der Führung 20 in seitlicher Richtung ausgebildet ist und mit der Bohrung 22 der Führung 20 in Verbindung steht. Im unteren Abschnitt des äußeren Umfangsabschnitts der Führung 20 ist ein Schlitz 25 ausgebildet und erstreckt sich in Längsrichtung der Führung. Die Schraube 18 ist im Schlitz 25 gleitend in Eingriff, so daß die Führung 20 in der Röhre 11 gleitend in Längsrichtung geführt werden kann und an einer Drehung relativ zur Röhre 11 gehindert wird. Ein Kupplung 26 besitzt ein unteres Ende, das in das Innengewinde 12 der Röhre 11 geschraubt ist, und umfaßt eine darin in Längsrichtung ausgebildete Bohrung 27 und einen Hohlraum 28 mit einem größeren Durchmesser als die Bohrung 27, die im oberen Abschnitt der Kupplung 26 ausgebildet ist. Die Kupplung 26 umfaßt ein Außengewinde 29, das am oberen Abschnitt des äußeren Uinfangsabschnltts derselben ausgebildet ist.
Eine Stange 30 ist gleitend in der Bohrung 27 der Kupplung 26 in Eingriff und besitzt ein unteres Ende, das in das Innengewinde 23 der Führung 20 geschraubt ist, so daß sich die Stange 30 und die Führung 20 im Zusammenspiel bewegen. Auf das Außengewinde 29 der Kupplung 26 ist ein Magnetventil 31 geschraubt, das einen Kern 32 und einen Stummel 33 umfaßt, die daran gleitend im Eingriff sind. Das obere Ende der Stange 30 ist durch den Stummel 33 geschraubt und am Kern 32 angeschraubt, so daß sich die Führung 20 im Zusammenspiel mit dem Kern 32 bewegt. Im Hohlraum 28 der Kupplung 26 ist eine Feder 34 angeordnet, um den Kern 32 und den Stummel 33 nach oben vorzuspannen, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Der Stummel 33 ist in Längsrichtung entlang der Stange 33 beweglich, so daß die an den Stummel 33 angelegte Federkraft der Feder 34 eingestellt werden kann. In das Innengewinde 13 der Röhre 11 ist ein Verbindungselement 36 geschraubt, das durch eine Leitung 37 mit dem Kraftstofftank 93 verbunden ist, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.
Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die Leitungen 16, 17 im Betrieb durch die ringförmige Rille 21 der Führung 20 miteinander verbunden, wenn der Kern 32 und der Stummel 33 durch die Feder 34 nach oben vorgespannt sind, so daß der Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 92 zum Zylinder 91 des Motors 90 geleitet wird, wie in Fig. 1 gezeigt ist, wodurch der Motor 90 normal betrieben werden kann. Wenn jedoch das Magnetventil 31 aktlviert wird, werden die Führung 20 und der Kern, wie in Fig. 5 gezeigt, nach unten bewegt, so daß die Leitung 16 mit dem Durchlaß 24 der Führung 20 verbunden wird und somit der Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe 92 über die Verbindung 36 und die Leitung 37 zum Kraftstofftank 93 geleitet werden kann, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird kein Kraftstoff in den Zylinder 91 geleitet, so daß innerhalb des Zylinders 91 keine Explosion hervorgerufen wird. Somit kann durch die umgekehrte Wirkung des (nicht gezeigran) Kolbens des Zylinders 91 Druckluft erzeugt werden.
In den Fig. 6 und 7 umfaßt das zweite Ventilmittel 40 ein Verbindungselement 41, das am Zylinder 91 des Motors 90 angeschraubt ist und sich in die Verbrennungskammer des Zylinders 91 erstreckt und ein darin ausgebildetes Innengewinde 42 besitzt, ein Element 43 mit einem darauf integrierten Ring 44 und mit einer darin ausgebildeten Bohrung 46, wobei der Ring 44 eine darin ausgebildete ringförmige Vertiefung 45 besitzt und mit der Bohrung 46 des Elements 43 in Verbindung steht, sowie einen Bolzen 50 mit einem Ende, das durch den Ring 44 führt und in das Innengewinde 42 des Verbindüngselements 41 geschraubt ist, so daß der Ring 44 und das Element 43 in ihrer Stellung befestigt werden können. Der Bolzen 50 umfaßt eine darin in Längsrichtung ausgebildete Bohrung 51, wenigstens eine Öffnung 52, die darin in seitlicher Richtung ausgebildet ist und mit der Bohrung 51 in Verbindung steht, sowie ein Innengewinde 53, das an dessen anderem Ende ausgebildet ist. Die Öffnung 52 verbindet die Bohrung 51 des Bolzens 50 mit der ringförmigen Vertiefung 45 des Pings 44. Ein Rückschlagventil 54 ist an das untere Ende des Elements 43 geschraubt und umfaßt eine Kugel 55 und eine Feder 56, die darin angeordnet sind, wobei die Kugel 55 durch die Feder 56 vorgespannt ist, um das untere Ende des Elements 43 zu verschließen. Das Rückschlagventil 54 ist durch eine Leitung 48 mit dem Lufttank 94 verbunden (Fig. 1 und 2). Eine Kupplung 57 besitzt ein Ende, das in das Innengewinde 53 des Bolzens 50 geschraubt ist, und umfaßt einen im anderen Ende ausgebildeten Hohlraum 58 sowie ein Außengewinde 59, das am äußeren Umfangsabschnitt des anderen Endes derselben ausgebildet ist.
Auf das Außengewinde 59 der Kupplung 57 ist ein Magnetventil 60 geschraubt, das einen Kern 61 und einen Stummel 62 umfaßt, die darin gleitend In Eingriff sind, wobei im Hohlraum 58 der Kupplung 57 eine Feder 63 angeordnet ist, um den Stummel 62 und den Kern 61 von der Kupplung 57 weg vorzuspannen. Eine Stange 64 besitzt ein Ende, das durch den Stummel 62 geschraubt ist und an den Kern 61 des Magnetventils 60 geschraubt ist, so daß sich die Stange 64 und der Kern 61 im Zusammenspiel bewegen. Der Stummel 62 ist relativ zur Stange 64 beweglich, so daß die Federkraft und die Kompression der Feder 63 eingestellt werden können. Die Stange 64 umfaßt ferner einen Stopfen 65, der am anderen Ende derselben ausgebildet ist und sich in den Zylinder 91 erstreckt. Der Stopfen 65 umfaßt eine darin ausgebildete Öffnung 66. Der Stopfen 65 kann dazu veranlaßt werden, das Verbindungselement 41 zu verschließen, wenn die Stange 64 und der Stummel 62 durch die Feder 63 vorgespannt werden, um sich von der Kupplung 57 wegzubewegen.
Wie in Fig. 7 gezeigt, ist das Verbindungselement 41 im Betrieb durch den Stopfen 65 verschlossen, wenn der Stummal 62 und die Stange 64 von der Kupplung 57 weg vorgespannt sind, so daß der Zylinder 91 abgeschlossen ist. Wird jedoch, wie in Fig. 8 gezeigt, der Stopfen 65 veranlaßt, sich nach innen in den Zylinder 91 zu bewegen, wenn das Magnetventil 60 aktiviert wird, so kann die im Zylinder 91 erzeugte Druckluft durch die Öffnung 66 in das Verbindungselement 41 und über das Rückschlagventil 54 und die Leitung 48 in den Lufttank 94 strömen, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Druckluft wird vom Rückschlagventil 54 daran gehindert, rückwärts in den Zylinder 91 zu strömen.
In Fig. 1 sind die Magnetventile 31 und 60 deaktiviert, wenn das Fußpedal 98 vom Fahrer niedergedrückt wird. Zu diesem Zeitpunkt sind die Leitungen 16, 17 miteinander verbunden, so daß durch die Kraftstoffpumpe 92 Kraftstoff zum Zylinder 91 geleitet wird und der Zylinder 91 wie die anderen Zylinder betrieben werden kann. Das Verbindungselement 41 wird vom Stopfen 65 verschlossen, so daß der Zylinder 91 geschlossen ist. Wenn jedoch, wie in Fig. 2 gezeigt, das Fußpedal 98 nicht niedergedrückt ist, sind die Magnetventile 31 und 60 aktiviert, so daß der Kraftstoff von der Leitung 16 über die Leitung 37 in den Kraftstofftank 93 geleitet wird, dem Zylinder 91 kein Kraftstoff zugeführt wird, innerhalb des Zylinders 91 keine Explosion herbeigeführt wlrd und vom Zylinder 91 Druckluft erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Stopfen 65 veranlaßt, sich in den Zylinder 91 zu bewegen, so daß die Druckluft in den Lufttank 94 strömen kann. Die Magnetventile 31, 60 werden deaktiviert, wenn der Druck innerhalb des Lufttanks einen vorgegeben Wert erreicht und wenn der Sicherheitsschalter 95 abgeschaltet wird.
Wenn vom Fahrer das Fußpedal 98 niedergedrückt wird und wenn es erforderlich ist, den Lufttank 94 aufzufüllen, können die Magnetventile 61, 31 auch aktiviert werden, wenn vom Fahrer manuell der Schalter 97 eingeschaltet wird.
Dementsprechend umfaßt das Druckluftbremssystem einen Lufttank 94, dem vom Zylinder 91 Druckluft zugeführt werden kann. Die Druckluft kann dem Lufttank 94 auch zugeführt werden, wenn sich das Fahrzeug bewegt und wenn der Schalter 97 eingeschaltet ist. Somit muß das Fahrzeug nicht angehalten werden, um den Lufttank 94 aufzufüllen. Der Zylinder 91 kann die Druckluft schnell erzeugen, so daß der Lufttank 94 schnell aufgefüllt werden kann.

Claims

1. Druckluftbremssystem für ein Fahrzeug, das versehen ist mit einem Lufttank (94), einem Kraftstofftank (93), einer Kraftstoffpumpe (92), einem Einspritzmotor (90) mit menreren Zylindern, einem ersten Ventilmittel (10) zum Leiten von Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe entweder zum Kraftstofftank (93) oder zu einem der Zylinder (91), einem zweiten Ventilmittel (40), das zwischen einer Verbrennungskammer des Zylinders (91) und dem mit einem Bremsmechanismus (96) verbundenen Lufttank (94) eingefügt ist, wobei zwischen dem zweiten Ventilmittel (40) und dem Lufttank (94) ein Rückschlagventil (54) angebracht ist, mit dem verhindert wird, daß mit Druck beaufschlagte Luft im Lufttank (94) zum zweiten Ventilmittel (40) zurückströmt, und einem Sicherheitsschalter (95) der zwischen das erste und das zweite Ventilmittel (10 bzw. 40) elektrisch geschaltet ist und mit dem Lufttank (94) verbunden ist, um einen Überdruck im Lufttank (94) zu verhindern, dadurch gekennzeichnet, daß:

zwischen dem Sicherheitsschalter (95) und dem ersten Ventilmittel (10) ein Fußpedal (98) angebracht ist, wobei das erste Ventilmittel (10) dann, wenn das Pedal (98) niedergedrückt ist, mit dem Zylinder (91) in der Weise verbunden wird, daß zum Zylinder (91) für eine normale Verbrennung Kraftstoff geliefert wird, und dann, wenn das Pedal (98) nicht niedergedrückt ist, mit dem Kraftstofftank in der Weise verbunden wird, daß Kraftstoff zum Kraftstofftank (93) zurückströmt und mit Druck beaufschlagte Luft, die durch den Zylinder (91) erzeugt wird, über das zweite Ventilmittel (40) zum Lufttank (94) ausgegeben wird.

2. Druckluftbremssystem nach Anspruch 1, bei dem das erste Ventilmittel (10) enthält:

eine Röhre (11), die einen Mittelabschnitt mit einem ersten Rohr (16), das mit der Kraftstoffpumpe (92) verbunden ist, sowie einem zweiten Rohr (17), das mit dem Zylinder (91) verbunden ist, enthält, wobei die Röhre (11) ein erstes Ende aufweist, das mit dem Kraftstofftank (93) verbunden ist;

ein Magnetventil (31), das zwischen dem zweiten Ende der Röhre (11) und dem Fußpedal (98) eingefügt ist und einen Kern (32) enthält, der darin in gleitendem Eingriff ist,

eine Führung (20), die in der Röhre (11) in gleitendem Eingriff ist und eine ringförmige Rille (21), die in deren außerem Umfangsabschnitt definiert ist, sowie eine Bohrung (22) enthält, die darin in Längsrichtung definiert ist;

einen Durchlaß (24), der in der Führung (20) in seitlicher Richtung definiert ist und mit der Bohrung (22) der Führung (20) in Verbindung steht; und

eine Stange (30), die zwischen der Führung (20) und dem Kern (32) des Magnetventils (31) eingefügt ist;

wobei das erste Rohr (16) und das zweite Rohr (17) durch die ringförmige Rille (21) der Führung (20) miteinander verbunden sind, wenn das Magnetventil (31) beim Niederdrücken des Fußpedals (98) deaktiviert ist, so daß der Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe (92) so geführt wird, daß er in den Zylinder (91) strömt, wobei das erste Rohr (16) mit der Bohrung (22) der Führung (20) über den Durchlaß (24) in Verbindung steht, wenn das Magnetventil (31) aktiviert ist, wenn das Fußpedal (38) nicht niedergedrückt ist, so daß der Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe (92) so geführt wird, daß er in den Kraftstofftank (93) strömt.

3. Druckluftbremssystem nach Anspruch 2, bei dem: die Röhre (11) eine Schraube (18) enthält, die in sie geschraubt ist, wobei die Führung (20) einen Schlitz (25) enthält, der in aeren äußerem Umfangsbereich in Längsrichtung definiert ist, wobei die Schraube (18) im Schlitz (25) in gleitendem Eingriff ist, um eine relative Drehbewegung zwischen der Führung (20) und der Röhre (11) zu verhindern.

4. Druckluftbremssystem nach Anspruch 2, bei dem: das Magnetventil (31) ferner einen Stummel (33), der darin in gleitendem Eingriff ist und mit der Stange (30) verschraubt ist, so daß der Stummel (33) längs der Stange (30) beweglich ist, sowie ein Mittel enthält, das den Stummel (33) in einer Richtung weg von der Röhre (11) vorbelastet, wenn das Magnetventil (31) deaktiviert ist.

5. Druckluftbremssystem nach Anspruch 4, das ferner eine Kupplung (26) enthält, die zwischen das Magnetventil (31) und die Röhre (11) gekoppelt ist, wobei die Kupplung (26) einen Hohlraum (28) enthält, der in einem Ende in der Nähe des Magnetventils (31) definiert ist, und das Mittel für die Vorbelastung des Stummels (33) weg von der Röhre (11) aufnimmt.

6. Druckluftbremssystem nach Anspruch 1, bei dem das zweite Ventilmittel (40) enthält:

einen Verbinder (41) der mit dem Zylinder (91) verschraubt ist;

ein Element (43) das eine darin definierte erste Bohrung (46) sowie einen an einem ersten Ende hiervon einteilig ausgebildeten Ring (44) enthält, wobei das Rückschlagventil (54) zwischen dem Lufttank (94) und einem zweiten Ende des Elementes (43) eingefügt ist, wobei der Ring (44) eine darin definierte ringförmige Aussparung (45) enthält, die mit der ersten Bohrung (48) des Elements (43) in Verbinduhg steht;

einen Schraubbolzen (50), der durch den Ring (44) verläuft und den Ring (44) mit dem Verbinder (41) verbindet, wobei der Schraubbolzen (50) eine zweite Bohrung (51), die darin in Längsrichtung definiert ist, sowie wenigstens eine Öffnung (52) enthält, die darin in seitlicher Richtung definiert ist und mit der ringförmigen Aussparung (45) des Rings (43) in Verbindung steht;

ein Magnetventil (60), das mit dem Schraubbolzen (50) verbunden ist und einen Kern (61), der darin in gleitendem Eingriff ist und sich zum Schraubbolzen (50) bewegt, wenn das Magnetventil (60) aktiviert ist, wenn das Gaspedal (98) nicht niedergedrückt ist, sowie eine Stange (64) enthält, die mit einem ersten Ende mit dem Kern (61) des Magnetventlls (80) verbunden ist und an ihrem zweiten Ende mit einem Stopfen (65) versehen ist, wobei der Stopfen (65) geöffnet ist, wenn das Magnetventil (60) aktiviert ist, so daß vom Zylinder (91) erzeugte mit Druck beautschlagte Luft so geführt wird, daß sie in den Lufttank (94) strömt.

7. Druckluftbremssystem nach Anspruch 6, bei dem das Magnetventil (60) ferner einen Stummel, der darin in gleitendem Eingriff ist und mit der Stange (64) verschraubt ist, so daß der Stummel (82) längs der Stange (64) beweglich ist, sowie ein Mittel enthält, das den Stummel (62) in einer Richtung weg vom Schraubbolzen (50) vorbelastet, wenn das Magnetventil (60) beim Niederdrükken des Gaspedals (98) deaktiviert ist.

8. Druckluftbremssystem nach Anspruch 7, das ferner eine Kupplung (57) enthält, die zwischen dem Magnetventil (60) und dem Schraubbolzen (50) eingefügt ist, wobei die Kupplung (57) einen in einem ihrer Enden in der Nähe des Magnetventils (60) definierten Hohlraum (58) enthält, der das Mittel für die Vorbelastung des Stummels (62) weg vom Schraubbolzen (50) aufnimmt.