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Druckluftbremseinrichtung für Kraftfahrzeuganhänger An Fahrzeugen
tritt beim Verzögern eine Achslastverlagerung auf, d. h. die Vorderachse wird stärker
und die Hinterachse schwächer als bei nicht verzögerter Fahrt belastet. Die zur
Berücksichtigung dieser Erscheinung bekannte größere Bemessung der Bremszylinder
der Vorderachse eines Anhängers gegenüber denjenigen der Hinterachse bringt den
Nachteil mit sich, daß auch in den Fällen, in welchen bei verhältnismäßig schwacher
Bremsung die Geschwindigkeit konstant bleibt (lange Gefällefahrten) und somit keine
Achslastverlagerung auftritt, die Vorderachse trotzdem stärker als die Hinterachse
abgebremst wird, was einen unnötig starken Verschleiß der vorderen Bremsen und Reifen
zur Folge hat.
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Zur Beseitigung dieses Nachteils wurde bereits eine Bremseinrichtung
vorgeschlagen, bei welcher bei gleicher Bemessung der Bremszylinder der einzelnen
Fahrzeugachsen dem Bremszylinder der Hinterachse ein Regler vorgeschaltet ist, welcher
den Druck in diesem Zylinder auf einen bestimmten Wert begrenzt, während der Druck
im Zylinder der Vorderachse weiter ansteigt.
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Diese bekannte Einrichtung, die nur ein gemeinsames Steuerventil für
Vorder- und Hinterradbremsen besitzt, löst zwar die Aufgabe, bei kleinen Bremsstufen
die Überbremsung an den Vorderrädern zu vermeiden, hat aber noch den Nachteil, daß
keine ausreichende Variationsmöglichkeit der Druckverläufe an Vorder- und Hinterradbremse
zur bestmöglichen Beherrschung aller vorkommenden Betriebsfälle besteht. Außerdem
ist es nicht möglich, diese bekannte Einrichtung mit einfachen Mitteln so zu gestalten,
daß auch die statische Belastung
der Hinterachse, die von der jeweiligen
Beladung des Fahrzeuges herrührt, selbsttätig in der Abbremsung dieser Achse berücksichtigt
wird.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, alle diese Nachteile zu vermeiden und
eine Druckluftbremseinrichtung der genannten Art zu schaffen, mit welcher einerseits
Überbremsungen der Vorderachse vermieden werden, andererseits aber Achslastverlagerungen
bei einander weitgehend angepaßten Bremsdruckverläufen an Vorder-und Hinterachse
berücksichtigt werden können. Außerdem soll die Möglichkeit gegeben sein, die Abbremsung
auch an die von der Fahrzeugbeladung herrührende statische Belastung der Vorder-
und Hinterachse in einfacher Weise anzupassen.
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Es sind zwar für Bremsanlagen mit mechanischer Übertragung der Fußkraft
auf die Bremsen sowie für hydraulische Bremsanlagen Bremskraftverteiler bekannt,
welche die während des Bremsvorganges auftretende Achslastverlagerung berücksichtigen.
Die Erfindungsaufgabe wird aber auch durch diese Bremsanlagen nicht gelöst.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß erst dadurch gelöst, daß bei einer
Drucklufteinrichtung für Kraftfahrzeuganhänger, bei welcher die Bremse der Vorderräder
und die der Hinterräder von je einem Steuerventil überwacht werden, diese Steuerventile
so ausgebildet sind, daß nach Erreichen eines bestimmten Wertes der Bremsdruck an
der Vorderradbremse steiler und/oder an der Hinterradbremse flacher als vor Erreichen
dieses Wertes ansteigt.
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Dabei ist es vorteilhaft, die Steuerventile im einzelnen so zu gestalten,
daß der Rückführkolben des die Vorderradbremse überwachenden Steuerventils und/oder
der Steuerkolben des die Hinterradbremse überwachenden Steuerventils nach Teilhüben
unter die Wirkung zusätzlicher Gegenkräfte, vorzugsweise von Federn kommen, durch
deren Einsatz der weitere Bremsdruckanstieg an der Vorderradbremse steiler und an
der Hinterradbremse flacher als vor Wirksamwerden der Zusatzkräfte verläuft.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
sowie die durch dieselben erzielten Verläufe der Bremsdrücke in schematischer Weise
dargestellt.
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In Fig. I ist das Steuerventil I für die Überwachung der Bremsdrücke
im Zylinder bzw. in den Zylindern der Vorderachse eines Kraftfahrzeuganhängers gezeigt.
Im Gehäuse 2 dieses Steuerventils ist ein Steuerkolben 3 verschiebbar gelagert,
dessen Manschette 5 als Rückschlagventil in der Weise wirkt, daß sie Druckluft aus
der vom Triebfahrzeug herführenden Anhängersteuerleitung 7 zum Hilfsluftbehälter
9 gelangen läßt, eine Strömung in umgekehrter Richtung vom Behälter 9 zur Leitung
7 dagegen sperrt. Der Steuerkolben 3 steht unter der Wirkung einer Feder II und
dient als Sitz für eine Hülse I3, die bei I5 abgedichtet, jedoch verschiebbar im
Gehäuse 2 gelagert ist und an ihrem oberen, ebenfalls offenen Ende einen Ventilkörper
I7 trägt, welcher mit einem Sitz I9 zusammenwirkt. Der Sitz I9 gehört zu dem im
Gehäuse I verschiebbar gelagerten Rückführkolben 2I, der unter der Belastung einer
Feder 23 steht. Außerdem kommt dieser Kolben nach einem bestimmten Teilhub unter
die Belastung einer weiteren Feder 25. In der in Fig. I gezeigten Offenstellung
des Ventils I7-I9 ist der Bremszylinder 27, welcher die nicht gezeigten Bremsbacken
an den Vorderrädern des Anhängerfahrzeuges betätigt, über den im Gehäuse 2 vorgesehenen
Auslaß 29 ins Freie entlüftet.
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In Fig. 3 ist das Steuerventil 3I für die Hinterachse des nicht dargestellten
Anhängerfahrzeuges gezeigt. Im Gehäuse 32 dieses Steuerventils steht ein Rückführkolben
33 unter der Wirkung einer Feder 35 und bildet einen Sitz 37 für einen Ventilkörper
39. In der geöffneten Stellung des Ventils 37-39 ist der Bremszylinder 4I für die
Betätigung der Bremsbacken an den Hinterrädern des Anhängerfahrzeuges über den Auslaß
43 ins Freie entlüftet. Der Ventilkörper 39 ist mit einem Ventilkörper 45 zu einem
Doppelventilkörper vereinigt. Der Ventilkörper 45 wirkt mit einem Sitz 47 zusammen,
der Teil des Steuerkolbens 49 ist. Dieser Steuerkolben steht zunächst unter der
Wirkung einer Feder 5I, nach Zurücklegung eines Teilhubes außerdem. unter der zusätzlichen
Wirkung einer weiteren Feder 53. Der Kolben 49 ist bei 55 im Gehäuse 3I des Steuerventils
abgedichtet geführt, und seine Manschette 57 wirkt wiederum als Rückschlagventil
im Sinne der Füllung des Hilfsluftbchälters 59 aus der Anhängersteuerleitung 7 und
der Sperrung in umgekehrter Richtung.
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Die Wirkungsweise der in den Fig. I und 3 gezeigten Steuerventile
eines Anhängerfahrzeuges ist folgende: Im ungebremsten Fahrzustand nehmen die Teile
der Steuerventile die aus der Zeichnung ersichtlichen Stellungen ein. Der Steuerkolben
3 in dem zur Vorderachse gehörenden Steuerventil I steht auf seinen beiden Seiten
unter dem gleichen Überdruck der Anhängersteuerleitung 7 bzw. des aus der letzteren
aufgefüllten Behälters 9. Der Kolben nimmt dabei, veranlaßt durch die Feder II,
seine in der Zeichnung obere Endstellung ein, in welcher die Hülse I3 von ihm angehoben
ist, so daß das Ventil I7-I9 geöffnet ist. Der Bremszylinder 27 ist damit über,
das offene Ventil I7, I9 und den Gehäuseauslaß 29 ins Freie entlüftet, während er
durch das Aufsitzen der Hülse I3 auf den Steuerkolben 3 vom Behälter 9 getrennt
ist.
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Beim Steuerventil 3I der Hinterachse des Fahrzeuges ist der Hilfsluftbehälter
59 über die Manschette 57 des Steuerkolbens 49 ebenfalls mit dem Höchstdruck derAnhängerleitung7
aufgefüllt, und der Steuerkolben 49 nimmt, zu beiden.- Seiten unter dem gleichen
Überdruck der Leitung 7 bzw. des Behälters 59 stehend, infolge der Belastung durch
die Feder 51 seine in der Zeichnung obere Endlage ein. Dabei ist der Bremszylinder
41 durch das geschlossene Ventil 45, 47 vom Hilfsluftbehälter59 getrennt und über
das offene Ventil 39, 37 und den Auslaß 43 ins Freie entlüftet.
Wird
vom Fahrer des Triebfahrzeuges durch Verringern des Druckes in der Ahängersteuerleitung
7 eine Bremsung des Anhängerfahrzeuges eingeleitet, so bewegt sich im Steuerventil
i der Kolben 3 unter dem nunmehr einseitig auf ihm lastenden Überdruck des Behälters
9 gegen die Kraft der Feder II nach unten, wobei es mit dem Aufsetzen des Ventils
I7 auf den Sitz I9 des Rückführkolbens 2I zu einer Trennung zwischen Hülse I3 und
Steuerkolben 3 kommt. Damit ist der Zylinder 27 vom Auslaß 29 getrennt, und es kann
Druckluft aus dem Behälter 9 durch die Hülse I3 zum Zylinder strömen, dessen beaufschlagter
Kolben die Bremsen der Vorderräder in der üblichen Weise betätigt. Der sich im Zylinder
27 aufbauende Überdruck wirkt auf den Rückführkolben 2I und veranlaßt denselben
gegen die Kraft der Feder 23 zu einer Bewegung nach unten, bis mit erneutem Aufsetzen
der Hülse I3 auf den Steuerkolben 3 eine Bremsabschlußstellung erreicht ist, aus
welcher es erst bei weiterer Verringerung des Druckes in der Steuerleitung 7 zur
weiteren Verstärkung der Bremsung kommt.
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Im Steuerventil 31 der Hinterachse verursacht die vom Fahrer des Triebfahrzeuges
veranlaßte Drucksendung in der Anhängersteuerleitung 7 eine einseitige Beaufschlagung
des Steuerkolbens 49 durch den Druck im Hilfsluftbehälter 59 mit der Folge einer
Bewegung dieses Kolbens gegen die Feder 5I, wobei mit Aufsetzen des Ventils 39 auf
seinen zum Rückführkolben 33 gehörenden Sitz 37 das Einlaßventil 45 von seinem Sitz
47 abgehoben wird. Über dieses geöffnete Ventil strömt die Druckluft aus dem Behälter
59 zum Bremszylinder 4I und betätigt dessen Kolben, der seinerseits in der
üblichen Weise die Bremsbacken in den Trommeln der Hinterräder zur Anlage bringt.
Der sich aufbauende Bremszylinderdruck beaufschlagt den Rückführkolben 33, und der
letztere bewegt sich unter Überwindung der Gegenkraft der Feder 35 nach abwärts
bis zum Abschluß des Ventils 45. Damit ist auch im Steuerventil 3I der Hinterachse
eine Bremsabschlußstellung erreicht, von welcher ausgehend eine weitere Verringerung
des Druckes in der Steuerleitung 7 die weitere Verstärkung der Bremsung bewirken
würde.
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Im Bereich der Bremsstufen, bei denen der Rückführkolben 2I im Steuerventil
I und der Steuerkolben 49 im Steuerventil 3I allein der Gegenwirkung der Federn
23 bzw. 5I ausgesetzt sind, verläuft der Bremsdruck an der Vorderachse nach der
Linie 6I gemäß Fig. 2 und der an der Hinterachse nach der Linie 63 gemäß Fig. 4.
Die Steilheit der beiden Linien 6I und 63 kann dabei die gleiche sein, es kann aber
auch die Linie 6I zunächst unterhalb der Linie 63 verlaufen, d. h. die Vorderräder
werden innerhalb des genannten Bereiches schwächer abgebremst als die Hinterräder.
Bei langen Gefällefahrten, in welchen mit verhältnismäßig kleinen Bremsstufen eine
gleichbleibende Fahrgeschwindigkeit erzielt wird und somit keine Verlagerung der
Achslasten in Richtung zur Vorderachse auftritt, kommt es somit höchstens zu einer
gleich starken Abbremsung der Vorder- und Hinterräder, auf keinen Fall aber zu der
nachteiligen Überbremsung der ersteren.
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Führt der Fahrer im Triebfahrzeug dagegen eine starke Bremsung mit
entsprechender Verringerung des Druckes in der Anhängersteuerleitung 7 durch, so
führen die Steuerkolben 3 und 49 der Steuerventile I bzw. 3I des Anhängers auch
entsprechend größere Hübe aus, wobei der Kolben 49 des Steuerventils der Hinterachse
und der Rückführkolben 2I des Steuerventils der Vorderachse unter den Einfluß der
Zusatzfedern 53 bzw. 25 kommen. Dies hat zur Folge, daß es nunmehr unter der größeren
Gegenkraft des Rückführkolbens 2I jeweils eines größeren Bremszylinderdruckes bedarf,
um schließlich das Kolbensystem in eine Abschlußstellung gelangen zu lassen. Die
Folge davon ist ein durch die Linie 65 in Fig. 2 ausgedrückter steilerer Anstieg
des Bremsdruckes an den Vorderrädern.
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Die durch die beiden Federn 5I und 53 ausgeübte stärkere Gegenwirkung
auf den Steuerkolben des Steuerventils 3I der Hinterräder dagegen hat bei weiterer
Druckabsenkung in der Anhängersteuerleitung 7 nur mehr einen kleineren Kolbenhub
zur Folge, so daß es auch nur einer schwächeren Beaufschlagung des Rückführkolbens
33 bedarf, um den letzteren gegen die Wirkung seiner Feder 35 zu einer für eine
Abschlußstellung ausreichenden Bewegung zu veranlassen. Der Bremsdruck an den Hinterrädern
verläuft also, wie die Linie 67 in Fig. 4 zeigt, mit Einsatz der Feder 53 flacher
als bisher.
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Überschreitet somit der Bremsdruck im Anhängerfahrzeug einen bestimmten
Grenzwert, so wird die durch die Verzögerung verursachte Achslastverlagerung durch
die höhere Abbremsung der Vorderräder gemäß Linie 65 und die schwächere Abbremsung
der Hinterräder gemäß Linie 67 berücksichtigt. Die Steilheit der Linie 65 muß dabei
durch entsprechende Auslegung der Teile des Steuerventils i so gewählt werden, daß
die Linie 65 auch bei anfänglich schwächerer Abbremsung der Vorder- gegenüber den
Hinterrädern mit Überschreiten des festgelegten Grenzwertes die Linie des Bremsdruckverlaufes
an den Hinterrädern schneidet, also steiler als diese ansteigt.
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Es sind im' Rahmen der Erfindung durch entsprechende Gestaltung und
Auslegung der Steuerventile i und 31 verschiedene Verwirklichungsmöglichkeiten denkbar.
So wäre es möglich, die Bremsdrücke an der Vorderachse ohne Wechsel in der Steilheit
der zugehörigen Kurve ansteigen und nur den Bremsdruck der Hinterachse nach Erreichen
eines bestimmten Wertes flacher verlaufen zu lassen. Umgekehrt könnte auch nur beim
Steuerventil der Vorderachse die aus Fig. 2 ersichtliche geknickte Linie verwirklicht
werden, während die Bremsdrücke an der Hinterachse ohne Wechsel in der Steilheit
ihres Anstieges verlaufen würden.
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Auch wäre es denkbar, an Stelle der Zusatzfedern 25, 53 andere Mittel
für die Beeinflussung der Steuerventile in der geschilderten Weise heranzuziehen.
Als solche käm z. B. eine Veränderung
der wirksamen Flächen der
Kolben im Steuerventil oder eine Änderung des Verhältnisses; mit welchem Steuer-
und Rückführkolben aufeinander wirken, in Abhängigkeit vom Bremszylinderdruck oder
auch vom Grad der Druckabsenkung in der Anhängersteuerleitung, in Frage. Auch eine
in der geschilderten Weise abhängige Änderung des Übersetzungsverhältnisses im Gestänge
zwischen den Bremszylindern und den Radbremsen an Vorder-und Hinterachse wäre denkbar.
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In den Fig. 5 und 7 sind Anhängersteuerventile der erfindungsgemäßen
Art dargestellt, welche außerdem Mittel aufweisen, um die an der Vorder-und Hinterachse
auftretenden statischen Belastungen, herrührend vom jeweiligen Beladungszustand
des Fahrzeuges, in den Bremswerten zu berücksichtigen.
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Das in Fig.5 gezeigte Steuerventi169 für die Vorderachse unterscheidet
sich von dem in Fig. i gezeigten Steuerventil i dadurch, daß der Steuerkolben 3,
welcher durch die Feder i i ständig beeinflußt wird, außerdem unter dem Einfluß
einer Feder 71 gebracht werden kann, die mit Hilfe an sich bekannter und daher nicht
gezeigter Mittel in Abhängigkeit von der durch die Beladung des Wagens bedingten
Last auf der Vorderachse in Pfeilrichtung axial eingestellt wird. Die übrigen Teile
des Steuerventils 69 sind die gleichen wie diejenigen des Steuerventils i.
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Auch bei dem für die Hinterachse bestimmten Steuerventil 73 gemäß
Fig. 7 ist eine weitere Feder 75, diesmal zur zusätzlichen Belastung des Rückführkolbens
33, vorgesehen, deren axiale Stellung durch die von der Beladung des Wagens herrührenden
Belastung der Hinterachse bestimmt wird.
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Die Wirkungsweise der Steuerventile 69 und 73 ist folgende: Es sei
zunächst eine maximale. Beladung des Anhängerfahrzeuges angenommen. Diese hat zur
Folge, daß im Steuerventil 69 der Vorderachse die Feder 71 mit Hilfe der erwähnten,
nicht gezeigten Mittel axial so eingestellt ist, daß sie den Kolben 3 während seines
gesamten Hubes bis zur Vollbremsung nicht beeinflüßt. Die Bremsung verläuft dann
vor Eingreifen der Feder 25 nach der Linie 77 (Fig. 6), nach Wirksamwerden der Zusatzfeder
25 auf den Rückführkolben 2i aber gemäß der steileren Linie 79. Die Vorgänge sind
die gleichen wie bei dem Steuerventil nach Fig. i und brauchen daher nicht noch
einmal im einzelnen beschrieben zu werden.
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Bei dem Steuerventil 73 für die Hinterachse veranlaßt die maximale
Beladung des Fahrzeuges eine axiale Stellung der Feder 75, bei welcher die letztere
bereits im gelösten Zustand der Bremse am Rückführkolben 33 anliegt. Dadurch bedarf
es bei den einzelnenBremsstufen jedesmal eines stärkeren Anstieges des Bremszylinderdruckes
(Linie 81 der Fig. 8), bis der Rückführkolben 33 gegen die Kraft der beiden Federn
35 und 75 in die Abschluß-Stellung zurückgezwungen wird. Nach Wirksamwerden der
Zusatzfeder 53 auf den Steuerkolben q.9 allerdings haben die kleineren Hübe des
letzteren Kolbens wiederum, wie es im Sinne der Erfindung liegt, einen flacheren
Verlauf des Anstieges des Bremsdruckes gemäß der Linie 83 in Fig. 8 zur Folge.
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Bei nur teilbeladenem Fahrzeug wird die Feder 71 des Steuerventils
69 der Vorderachse so eingestellt, daß sie erst nach einem Teilhub des Steuerkolbens
3 zur Wirkung auf den letzteren kommt, womit die Höhe der Bremsdrücke diesem Teilladezustand
angepaßt wird.
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Bei Beginn der Bremsung stehen Steuerkolben 3 und Rückführkolben 21
nur unter der Wirkung der Federn i i bzw. 23. Daraus ergibt sich wiederum ein Anstieg
des Bremsdrückes nach Linie 77 der Fig. 6, bis im Punkt 85 dieser Linie die Feder
71 auf den Kolben 3 zusätzlich wirksam wird. Letzterer Kolben macht damit bei einem
bestimmten Wert der Druckabsenkung in der Anhängersteuerleitung 7 gegen die Wirkung
der beiden Federn z i und 71 nur mehr einen kleineren Hub, so daß es auch -nur mehr
einer geringeren Druckbeaufschlagung des Rückführkolbens 21 bedarf, um eine Abschlußstellung
herbeizuführen. Die Folge davon ist der gegenüber der Linie 77 flacher verlaufende
Druckanstieg im Abschnitt 87 der Fig. 6. Diese letztere Charakteristik bleibt so
lange erhalten, bis die Feder 25 Einfluß auf den Rückführkölben 2i nimmt. Von da
an bedarf es wieder eines erhöhten Druckanstieges im Bremszylinder27, um denRückführkolben
2i trotz des durch die beiden Federn z i und -71 bedingten kleineren Hubes in die
Abschlußstellung zu zwingen. Die Folge ist der zur Berücksichtigung der Achslastverlagerung
bei höheren Bremswerten gewünschte steilere Anstieg des Bremsdruckes an der Vorderachse
gemäß Linie 89 in Fig: 6.
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Bei Teilbeladung des Anhängerfahrzeuges ist die Feder 75 im Steuerventil
73 der Hinterachse so eingestellt, daß es -erst eines gewissen Hubes des Rückführkolbens
33 bedarf, um sie auf den letzteren zur Wirkung kommen zu lassen.
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Bei Beginn einer Bremsung werden die Kolben 33 und 49 dann nur von
den Federn 35 bzw. 5 i beeinflußt, und die Folge ist der flache Bremsdruckanstieg
gemäß Linie 9i der Fig. B. Wirkt jedoch die Feder 75 neben der Feder 35 auf den
Rückführkolben 33, so ergibt sich der steilere Anstieg nach Linie 93, bis mit Einsatz
der Feder 53 am Steuerkolben q:9 der jedesmalige_Hub des letzteren, bezogen auf
eine bestimmte Absenkung des Leitungsdruckes, so verringert wird, daß trotzdem der
Bremsdruckanstieg zwecks Berücksichtigung der Achslastverlagerüng wieder flacher
wird, wie in Linie 95 "der Fig. 8 gezeigt ist.
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Schließlich ist im Fall des leeren Anhängerfahrzeuges die Feder 71
axial so verschoben, daß sie bereits im gelösten Zustand der Bremseinrichtung an
Steuerkolben 3 des Ventils 69 der Vorderachse anliegt. Damit kommt es zunächst zu
dem sehr flachen Kurvenverlauf nach Linie 97 der Fig. 6, der mit Wirksamwerden der
Feder 25 am Rückführkolben 21 in den steileren Verlauf 99 übereh t.
Die
Feder 75 am Steuerventil gemäß Fig. j dagegen nimmt beim leeren Fahrzeug eine axiale
Stellung ein, in welcher sie in keinem Fall auf den Rückführkolben 33 zurWirkung
kommt. Die Folge ist ein Verlauf des Bremsdruckes nach Linie 9i, bis er mit Einsetzen
der Feder 53 zur Berücksichtigung der Achslastverlagerung bei höheren Bremswerten
in die noch flachere Linie ioi übergeht.
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Es ist also in jedem Beladungsfall einerseits die Höhe des Bremsdruckes
der Beladung des Fahrzeuges angepaßt und andererseits werden, wenn Bremsdrücke und
damit Verzögerungen erreicht sind, die größere Achslastverlagerungen zur Folge haben,
die Bremsdrücke an Vorder- und Hinterachse auch diesen Achslastverlagerungen entsprechend
bemessen.
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Die im Zusammenhang mit den Steuerventilen nach Fig. i und 3 beschriebenen
Gestaltungsmöglichkeiten des Erfindungsgedankens haben auch bei den Ventilbauarten
nach Fig. 5 und 7 Geltung.