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Bremsdruckregelsystem für die Bremsen eines Fahrzeugrades, insbesondere
eines Fahrgestellrades eines Flugzeuges Die Erfindung bezieht sich auf ein Bremsdruckreg#Isystem
für die Bremsen eines Fahrzeugrades, insbesondere eines Fahrgestellrades eines Flugzeuges,
die in Abhängigkeit von einem veränderbaren Flüssigkeitsdruck betätigbar sind, mit
einem vom Piloten betätigten Breinsventil sowie mit einem von einem Rutschsignal
betätigten Regelventil und mit einer DruckregelventilvorrichtLing, die eingangsseitig
über das vom Piloten betätigte Ventil mit einer Druckflüssigkeitsquelle und ausgangsseitig
mit der Bremse verbunden istsowie eine, Entlastungsleitung aufweist und ein unter
Federdruck stehendes Ventil und ein Ventilbetätigungsglied enthält, das zur Regelung
des Ausgangsdruckes in Übereinstimmung mit einer auf das Ventilbetätigungsglied
wirkenden Stellgröße dient, die. über eine, von der Eingangsseite beschickte Drosseleinrichtung
erzeugt wird.
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Das Regelsystem nach der Erfindung ist insbesondere, von Vorteil bei
Bremssystemen zum Abfangen und Auskompensieren von Rutschvorgängen, bei denen eine
Bremse in Abhängigkeit von einem beginnenden Rutschvorgang eines abgebremsten Rades
teilweise entlastet oder vollkommen ausgelöst wird. Die Erfindung ergibt besondere,
Vorteile in Verbindung mit Bremsregelsystemen für die Fahrgestellräder eines Flugzeuges.
Aus diesem Grunde wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Bremsung der
Landeräder eines Flugzeuges beschrieben.
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Es sind Breinsregelsysteine zum Abfangen und Ausregeln von Rutschvorgängen
bekannt, bei denen die Radbremsen automatisch in Abhängigkeit von einer anomalen
Abbremsung oder Verzögerung der Raddrehung auslösten. Eine solche Verzögerung der
Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades zeigt dabei einen beginnenden Rutsch:vorgang
an. Weiterhin sind Systeme bekannt, die, zunächst in Abhängigkeit von einem ersten,
einen Rutschvorgang anzeigenden Signal die Bremse, nur entlasten, während die, Bremse
erst dann vollständig ausgelöst wird, wenn diese einleitende Entlastung der
Bremsen nicht ausreicht, um den beginnenden Rutsch:vorgang unter Kontrolle zu bringen.
Eine wesentliche Schwierigkeit bei solchen bisher vorgeschlagenen Systemen besteht
darin, daß im Anschluß an die Erholung des Rades von seinem Rutschzustand der Bremsdruck
gewöhnlich sofort wieder auf seinen ursprunglichen Wert gebracht wird, wobei die
Gefahr besteht, daß sofort ein neuer Rutsch:vorgang eingeleitet wird.
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Es ist bekannt, bei Bremsregelsystemen eine ein spannbares elastisches
Bauteil aufweisende hydraulische Steuereinrichtung vorzusehen, ;durch die eine von
Druckschwankungen im Brems-- und im Regelventil beeinflußbare Regelkraft an das
Ventilbetätigungsglied angelegt werden kann. Ferner ist es bekanntgeworden, Drosseleinrichtungen
vorzusehen, die unmittelbar und allein die Änderungsgeschwindigkeit des Bremsdruckes
begrenzen.
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Bei einem bekannten Bremsregelventil werden zwei getrennte Ventilanordnungen
benötigt, um den Bremsdruck zu regeln. DieseVentile, sind zwischen einer
Klamrner, die unter dem Bremsdruck steht, und der zur Pumpe führenden Rücklaufleitung
parallel geschaltet. Beim öffnen jedes Ventils fließt Flüssigkeit zur Pumpe zurück,
wobei der Bremsdruck erniedrigt wird. Die genannten Ventile werden dabei vollkommen
unabhängig voneinander betätigt und haben verschiedene Funktionen. Der tatsächliche
Bremsdruck ist davon abhängig, welches Ventil beim geringer-en Bremsdruck öffnet.
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Ein Ventil ist direkt und unmittelbar von dem durch den Piloten an
einem hand-betätigten Ventil ausgeübten Druck abhängig. Das zweite Ventil dagegen
hat die Aufgaben der Rutsch- und der Geschwindigkeitskontrolle. Dagegen soll bei
der Erfindung der Steuerdruck von dem durch den Piloten bemessenen Kommandodruck
abgeleitet werden, woraus sich der Vorteil ergibt, daß alle mit der Druckbemessung
zusammenhängenden Funktionen in einem einzigen Ventil kombiniert werden können.
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Die der Erfindung zugrunde, liegende Aufgabe, liegt zunächst darin,
den vom Fahrer eines Fahrzeuges an den Bremsdruckregler angelegten Steuerdruck unabhängig
von
der Höhe des Bremsdruckes derart zu modulieren, daß die, Bremswirkung nur entsprechend
dem mit deiner vorbestimmten begrenzten Geschwindigkeit veränderbaren Steuerdruck
zunimmt. Dadurch wird die Gefahr verringert, daß der Breinsdruck rasch über einen
Wert hinaus erhöht wird, bei dem sich sonst eine optimale Bremswirkung ergibt wodurch
dann ein Rutschvorgang eingeleitet werden könnte. Diese Modula-tionswirkung
soll dabei erreicht werden, ohne daß eine merkliche Verzögerung in der Zufuhr einer
ausreichenden Menge Bremsflüssigkeit an die Bremse zum Einleiten des Breinsvorganges
verursacht wird.
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Außerdem ist es dadurch möglich, die Bremse anschließend an eine Erholung
aus einem Rutschzustand allmählich wieder anzulegen. Ein solches allmähliches Wiederanlegen
des Breinsdruckes gibt dem Rad und dem Landefahrgestell Zeit, wieder zu seinem normalen
Betriebsverhalten zurückzukehren, während gleichzeitig das einem Rutschvorgang entgegenwirkende
Regelsystein wieder seinen Gleichgewichtszustand einnehmen kann. Während eines solchen
allmählichen Wiederanlegens der Bremsen ist eine Wiederholung des vorangegangenen
Rutschens unwahrscheinlich, so daß dadurch der mittlere Bremswirkungsgrad wesentlich
erhöht wird. Wenn der Fahrer oder Pilot weiterhin einen übermäßig hohen Druck an
die Bremsen anlegt, wodurch sich die Gefahr periodischer Rutschvorgänge des Rades
ergibt, dann wird durch das allmähliche Wiederanlegen der Bremsen gemäß der vorliegenden
Erfindung die Häufigkeit solcher Rutschvorgänge stark verringert. Dadurch wird auch
die Gefahr einer Resonanzverformung des Landefahrgestelles des Flugzeuges weitgehend
beseitigt.
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Gemäß der Erfindung wird die vorerwähnte- Aufgabe dadurch gelöst,
daß das Druckregelventil in keiner Stellung die Eingangsleitung mit der Entlastungsleitung
verbindet und ein Weiseitig beaufschlagbares Ventilbetätigungsglied aufweist, wobei
die Drosselstelle in die Verbindungsleitung zwischen den Regelkarntnern gelegt ist
und von diesen nur eine direkt mit der Eingangsleitung des Ventils verbunden ist.
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Weitere Merkmale im Rahmen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Die Erfindung und ihre Vorteile werden besser verständlich aus der
folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen.
In den Zeichnungen zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung eines mit
einem Druckmedium betätigten Bremsregelsystems unter Verwendung der Erfindung, F
i g. 2 eine axiale Schnittansicht durch eine-Druckmodulationsvorrichtung,
Fig. 3 eine axiale Schnittansicht durch eine Bremsregelvorrichtung, die auch
eine Druckmodulationsvorrichtung nach F i g. 2 in Kombination mit einer Ventilkonstruktion
zur Ausregelung eines Rutschvorganges enthält, F i g. 4 eine axiale, Teilschnittansicht
durch eine abgewandelte Ausführungsform, Fig' 5 eine axiale- Teilschnittansicht
durch eine weitere abgewandelte Ausführungsform und F i g. 6 eine axiale
Teilschnittansicht durch eine andere abgewandelte Ausführungsform.
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F i g. 1 zeigt in schematischer Form ein Bremsregelsystem.
Ein abgebremstes Fahrzeugrad 20 ist am Fahrzeugrahmen 22 mit Hilfe einer Stütze
24 angebracht, die beispielsweise das Landefahrgestell eines Flugzeuges darstellen
kann. Eine Bremse für das Rad 20 ist schematisch bei 26 gezeigt und ist durch
eine mechanische Wirkverbindung 27 mit dem Rad 20 verbunden. Die Bremse
26 wird durch ein flüssiges Druckmedium geregelt und betätigt. Luftdruckbreinssysteine
werden später beschrieben. Die Bremse selbst kann von bekannter Bauart sein
und legt normalerweise über die Bremsleitung 30 an das Rad ein dem Flüssigkeitsdruck
entsprechendes Bremsdrehmoment an.
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Die Druckflüssigkeit zum Betätigen der Bremse 26
wird von einer
Druckquelle geeigneter Bauart der Bremse zugeführt, welche schematisch als hydraulische
Pumpe 32 #dargestellt ist. Die Pumpe 32 liefert die Druckflüssigkeit
über eine Druckleitung 36 und nimmt die mit Niederdruck über die Rücklaufleitung
34 kommende Druckflüssigkeit auf. Der Druck von der Leitung 36 wird
durch ein geeignetes Ventil, das hier als übliches Bremsventil 40 mit einem Bremshebel
42 dargestellt ist, der Bremse zugeführt. Das Bremsventil 40 liefert die Druckflüssigkeit
an eine Zufuhrleitung 44 unter einem Druck, der der durch den Piloten auf dem Bremshebel
42 ausgeübten Kraft entspricht. Wird die auf den Hebel 42 durch den Piloten ausgeübte
Kraft weggenommen, dann wird der Druck in der Zufuhrleitung 44 durch Ab-
leitung
der Druckflüssigkeit über die Leitung 45 nach der Niederdruckrücklaufleitung 34
verringert.
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Eine Meßeinrichtung 50 spricht auf einen beginnenden Rutschvorgang
des Rades 20 an. Sie wird entsprechend der Umdrehungsgeschwindigkeit des Rades über
eine mechanische Wirkverbindung angetrieben, die durch die gestrichelte Linie
51 angedeutet ist. Die Meßeinrichtung 50 spricht auf eine Verzögerung
der Drehbewegung des Rades an und liefert ein oder mehrere elektrische Signale über
Leitungen 52, wenn die Verzögerung der Drehbewegung des Rades einen außergewöhnlich
hohen Wert annimmt. Die über die Leitungen 52 -ankommenden, ein Rutschen
anzeigenden Signale werden einem Rutschregelventil 54 zugeführt, das elektrisch
betätigt wird. Das Ventil 54 liegt zwischen der Zuflußleitung 44 und der Bremsleitung
30 und läßt normalerweise eine im wesentlichen unbehinderte Strömung zwischen
beiden Leitungen zu. Abhängig von einem Rutschsignal auf den Leitungen
52 bewirkt die Betätigungsvorrichtung 55, die einen Elektromagneten
enthalten kann, der mechanisch mit dem Ventil 54 verbunden ist, daß das Ventil die
Bremsleitung 30
von der Zuflußleitung 44 absperrt und dadurch ein weiteres
Erhöhen des Bremsdruckes verhindert. Das Ventil 54 kann außerdem eine Druckentlastung
der Bremsleitung 30 über die Leitung 56 nach der Niederdruckrücklaufleitung
34 bewirken, wodurch die Bremse dann ausgelöst wird.
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Die Ventilvorrichtung 54 entlastet den Bremsdruck in Abhängigkeit
von einem ersten, einen be-
ginnenden Rutschvorgang anzeigenden Signal nur
teilweise und löst die Bremse erst dann vollkommen, wenn dieses Rutschsignal andauert,
wenn es stärker wird, oder wenn durch die Meßeinrichtung 50 ein zusätzliches
Signal geliefert wird.
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In die Druckleitung zwischen dem Rutschregelventil 54 und der Bremse
26 ist ein Druckmodulierventil eingeschaltet. Ein solches Druckmodulierventil
ist in F i g. 1 bei 60 dargestellt. Der Druck wird
diesem
Ventil dabei von der A-üs-läßseite des Ventils 54 über die, Eingangsleitung
62 zugeführt, und das Ventil 60 liefert seinerseits eine in ihrem
Druck modulierte oder geänderte Druckflüssigkeit über die Bremsleitung
30 an die Bremse. Weiterhin ist eine Verbindung von dem Modulierventil
60 über die Rücklaufleitung 64 nach der Niederdruckräcklaufleitung 34 vorgesehen.
Obgleich das Ventil 60 als von dem Rutschregelventil 54 getrennte Einheit
gezeigt und beschrieben ist, können die beiden Ventile doch auch als eine einzige
Ventilvorrichtung konstruiert sein.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Druckmodulierventils 60 ist in
F i g. 2 schematisch im Axialschnitt gezeigt. Das Ventil besteht dabei aus
einem Ventilgehäuse 61, dessen Längsachse mit 63 bezeichnet ist. Bei
der hier gezeigten Konstruktion liegt die Achse 63 senkrecht und -wird der
Einfachheit halber in der Beschreibung auch so erwähnt, obgleich diese Ausrichtung
nicht notwendig ist. Das Gehäuse 61 enthält einen oberen und einen -unteren
Hauptabschnitt 66
bzw. 67, zwischen denen geeignete Dichtungsmittel
68 eingesetzt sind. Der obere Abschnitt 66 ist durch eine mit Gewinde
versehene Kappe 69, der untere Abschnitt 67 durch ein Rohranschlußstück
65 verschlossen, an dem die Bremsleitung 30 angeschlossen ist. Das
Gehäuse 61 umschließt eine, Reihe von koaxial liegenden Kammern. Die unterste
Kammer 70
wird als Auslaßkammer bezeichnet und steht unmittelbar mit
der Bremsleitung 30 in Verbindung. Unmittelbar oberhalb der AuslaßkaTnmer
70 liegt die Einlaßkammer 72, die über eine Querbohrung 74 mit der
Eingangsleitungo, 62 in Verbindung steht. Oberhalb der Einlaßkammer
72 ist eine Entlastungs-kammer 76 angeordnet, die über eine
schrägverlaufende Querbohrung 78 mit der Entlastungsleitung 64 verbunden
ist. Ein axialer Durchlaß zwischen der Entlastungskammer 76 und der Einlaßkammer
72
nimmt genau passend das zylindrische. Teil 82 eines in axialer Richtung
hin- und herbewegbaren Ventilkörpers 80 auf, für den dieser Durchlaß als
Führung dient. Der Ventilkörper 80 erstreckt sich durch die Einlaßkaninier
72 nach unten und von dort durch eine axiale Bohrung bis in die Auslaßkammer
70.
Ein radialer Flansch 71 in dieser Bohrung dient als Ventilsitz
für das sich nach unten erweiternde untere Ende des Ventilkörpers 80 und
bildet damit das Druckregelventil 73. Eine Schraubenfeder 83 drängt
den Ventilkörper 80 leicht nach oben. Diese Bewegung schließt das Druckregelventil
73 und sp errt damit die Verbindung zwischen der Einlaßkainmer
72
und der Auslaßkammer 70.
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Durch geeignete Dichtungsmittel 84 wird eine Verbindungy zwischen
der Einlaßkammer 72 und der Entlastungskanuner 76 längs der äußeren
Oberfläche des Ventilkörpers 80 verhindert. Eine axial durchgehende Bohrung
85 im Ventilkörper 80 stellt eine, Verbindung zwischen der Auslaßkammer
70 und der Entlastungskammer 76 her, sobald das obere Ende des Ventilkörpers
nicht abgedeckt ist. Der Ventilkörper ist normalerweise an seinem oberen Ende abgedeckt,
und seine axiale Lage ist zum Teil durch die im folgenden beschriebene Konstruktion
bestimmt.
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Oberhalb der Karnmer 76 liegen innerhalb des Gehäuses
61 die verhältnismäßig große, zylinderförmige Federkammer 90 und die
zylinderförrnigen Regelkarnmern 92, 93. Die Kammern 90 und
92 sind durch eine Querwand 94 voneinander getrennt, die eine axial verlaufende`
Bohrting-96'auiwe71st, in--der der Reggelkolben 98 gleitend eingesetzt ist.
Geeignete Dichtungsmittel 99 sind zwischen dem Kolben 98
und seiner
Zylinderwand 96 vorgesehen. Das Ventilbetätigungsglied 100 ist mit
der zylindrischen Seitenwand 102 der Kamrner92 über Dichtungsmitte1103 gleitend
im Eingriff. Der Kolben 98 und das Ventilbetätigungsglied 100 sind
in bezug auf ihre Axialbewegung durch einen Koppelmechanismus geeigneter Art zwangläufig
miteinander verbunden, der jedes gewünschte Verhältnis zwischen ihren beiden Bewegungen
liefern kann. Die Kolben in ihrer ge,-zeigten Ausführungsform. enthalten ein einstückig
damit verbundenes Regelbauteil 104 und können daher so betrachtet werden, daß sie
-über einen Koppelmechanismus, mit einem Antriebsverhältnis 1: 1 miteinander
verbunden sind. Die effektive Arbeitsfläche. des Ventilbetätigungsgliedes
100 ist viel größer als die des Regelkolbens 98, wie dies hier in
der Zeichnung dargestellt ist. Das Verhältnis dieser Flächen kann beispielsweise
in der Größenordnung von 10: 1 liegen.
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Die Federkammer 90 enthält einen federnd nachgiebigen Mechanismus,
der unter der steuernden Wirkung des in der Leitung 62 herrschenden Eingangsdruckes
gespannt werden kann. Beispielsweise ist zu diesem Zweck eine zusammenpreßbare Schraubenfeder
112 vorgesehen, obgleich auch andere elastische, Körper, beispielsweise eine zwischen
zwei axial bewegbaren Kolben eingeschlossene zusammendrückbare Gasmenge oder eine
andere mechanische Federanordnung dafür vorgesehen sein kann, die als Zugfeder oder
Druckfeder ausgebildet ist. Der Regelkolben 98 erstreckt sich durch die Bohrung
96 nach unten in die Federkanirner 90 hinein, wo er an* der oberen
Fläche des Federtellers 110 anliegt. Die koaxiale Schraubenfeder 112 ist
zwischen dem Federteller 110 und dem zur Betätigung des Ventils und zur Dämpfung
dienenden Bauteil 120 angeordnet. Das Bauteil 120 besteht aus einem oberen kolbenartigen
Abschnitt 122, der am unteren Ende der Federkammer 90 mit der zylindrischen
Seitenwand 124 über Abdichtungsmittel 125 gleitend im Eingriff ist, sowie
aus dem unteren, als Ventilstößel wirkenden Abschnitt 126, der sich unter
Zwischenlage von Dichtungsmitteln 129 durch die Axialbohrung 128 im
Gehäuse 61 bis in die Entlastungskammer 76 hinein erstreckt. Die untere
Endffäche 127 des Ventilstößels 126 ist mit dem oberen Ende eines
rohrförmigen Ventilkörpers 80 im Eingriff und verschließt normalerweise die
Axialbohrung dieses Ventilkörpers.
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Eine nach unten gerichtete Bewegung des Ventilstößels 126 öffnet
das Druckregelventil 73, so daß eine Strömungsverbindung zwischen der Auslaßkammer
70 und der Einlaßkammer 72 hergestellt wird. Eine Aufwärtsbewegung
des Ventilstößels 126
läßt eine Aufwärtsbewegung des Ventilkörpers
80
unter Wirkung der Feder 83 zu, wodurch das Druckregelventil
73 geschlossen und diese Strömungsverbindung unterbrochen wird. Bei einer
weiteren Aufwärtsbewegung des Ventilstößels 126 hebt dessen untere Fläche
127 von dem Ventilkörper 80 ab und stellt damit über die Axialbohrung
85 des Ventilkörpers 80 eine, Strömungsverbindung zwischen der Auslaßkammer
70 und der Entlastungskammer 76
her. Diese Bewegungen des Ventilstößels
126 werden durch Flüssigkeitsdrücke. gesteuert, die auf die verschiedenen
Teile einwirken, sowie durch die Federkraft,
die durch die Feder
112 auf das Bauteil 120 ausgeübt wird. Die Größe dieser Kraft ändert sich mit der
Lage des Regelkolbens98 und nimmt mit einer Abwärtsbewegung zur Spannung der Feder
zu.
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In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der Druck in der Federkammer90
im wesentlichen dem Druck der Rücklaufleitung 64, wobei normalerweise eine
Verbindung mit dieser Leitung durch einen im Gehäuse angebrachten Durchlaß'132 hergestellt
ist. Ein Druckausgleich an gegenüberliegenden Arbeitsflächen des Dämpfungskolbens
122 wird durch die im Kolben angebrachte Bohrung134 erreicht. Diese Bohrung ist
so groß gewählt, daß rasche und unmittelbare Bewegungen des Bauteiles 120 möglich
sind, jedoch immer noch ausreichend klein, daß dadurch effektiv die Reibung und
Trägheit des Kolbens bei der Dämpfung von Schwingungsbewegungen des Ventilstößels
126 unterstützt wird, wodurch ein Klappern des Ventilkörpers 80 verhindert
wird, wenn beide Ventile etwas geöffnet sind.-Der Regeldruck zum Betätigen des Regelkolbens
98 wird von der Einlaßleitung 74 der Regelkammer 92 über einen Durchlaß
136 zugeführt. über diesen Durchlaß kommt die Flüssigkeit unter den Druck
der Einlaßleitung 62 unmittelbar nach der unteren Regelkammer 92 unterhalb
des Ventilbetätigungsgliedes 100.
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Der Kammerabschnitt 93 oberhalb des Ventilbetätigungsgliedes
100 ist abgeschlossen mit Ausna hine geeigneter Verbindungskanäle, die eine
begrenzte Flüssigkeitsströmung zwischen der Ober- und Unterseite des Kolbens zulassen,
d. h. zwischen der oberen Kammer 93 und der unteren Kammer
92.
Ein solcher Kanal kann in dem Kolben selbst vorm gesehen sein, wir, bei
140 gezeigt. Die Drosselstelle in Form der Bohrung 140 ist während des Zusammenbausder
Vorrichtung derart einstellbar, daß sich zwischen der Ober- und Unterseite des Ventilbetätigungsgliedes
100 eine vorbestimmte Verengung des Strömungsquerschnittes ergibt wie sie
jeweils für ein bestimm es Druckmodulierventil vorgesehen ist.
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Bezüglich der Arbeitsweise der Vorrichtung sei bemerkt, daß dann,
wenn die Ventile 73 und 130
beide völlig geschlossen oder doch im wesentlichen
geschlossen sind, der Druck in der Einlaßkammer 72
praktisch keinen Axialdruck
auf den Ventilkörper 80-ausübt. Auch der von dem Druckmedium in der Auslaßkammer
70 auf den Ventilkörper 80 ausgeübte Druck ist praktisch Null, so
daß dessen Lage tatsächlich nur durch die Feder 83 und die Lage des Ventilstößels
126 bestimmt ist. Die Feder 83 hält den Ventilkörper 80 im
Eingriff mit dem Ventilstößel 126, wodurch das Ventil 130 geschlossen
ist, bis eine Aufwärtsbewegung des Ventilkörpers 80 durch Schließung des
Druckregelventils 73 verhindert wird. Die Kraft der Feder 80 ist normalerweise
klein im Vergleich mit den noch zu beschreibenden hydrostatischen -Kräften, reicht
jedoch aus, um das Gewicht und die Reibungdes Ventilkörpers 80 zu überwinden.
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Der Auslaßdruck in der Kammer 70 wirkt auf die Unterfläche#
127 des Ventilstößels 126 ein und versucht diesen anzuheben. Diese
Wirkung wird durch die nach unten gerichtete Kraft der Feder 112 aufgehoben. Somit
sind also die tatsächlichen Ventilstellungen durch das Gleichgewicht der auf den
Ventilstößel 126 einwirkenden Kräfte gegeben. Bei einer Abwärtsbewegung des
Ventilstößels bleibt das Ventil 130 geschlossen, und das Druckregelventil
73
wird geöffnet. Eine Aufwärtsbewegung des Ventilstößels schließt das Druckregelventil
73 und öffnet dann, wenn sie weiter fortgesetzt wird, auch das Ventil
130. Da die Feder 83 zu diesem letzten Teil der Bewegung nichts beiträgt,
ist somit der an der Ventilstößelffäche 127 erforderliche Druck, um das Ventil
130 zu öffnen, normalerweise etwas größer als der zum Schließen des Ventils
73 erforderliche Druck.
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Die durch die Feder 112 auf den Ventilstößel 126
ausgeübte,
nach unten gerichtete Kraft erhöht die Spannung der Feder, die sich im vorliegenden
Fall aus einem Zusammendrücken der Feder ergibt. Da die Axialbewegung des Ventilstößels,
die zur Betätigung der Ventile 73 und 130 notwendig ist, normalerweise
sehr klein ist, hängt die Federkraft im wesentlichen vollständig von der axialen
Lage des oberen Endes der Feder ab, welche durch die Wirkung des Regelkolbens
98 und des Ventilbetätigungsgliedes 100 bestimmt ist.
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Unter Gleichgewichtsbedingungen entspricht beim Anlegen der Bremsen
die Zusammendläckung der Feder 112 dem nach unten gerichteten, auf den Regelkolben
98 einwirkenden Flüssigkeitsdruck. Die Arbeitsfläche des Kolbens
98 kann als eine Fläche der gesamten Oberfläche des Ventilbetätigungsgliedes
100 angesehen werden, die den gleichen Querschnitt aufweist wie der Kolben
98. Unter Gleichgewichtsbedingungen ist der auf diese Fläche einwirkende
Druck gleich dem Einlaßdruck, der von der Einlaßleitung 62 über den Durchlaß
136 und die Drosselstelle 140 übertragen wird. Der Durchmesser des Regelkolbens
98 ist in der Praxis ungefähr gleich dem effektiven Durchmesser der Arbeitsfläche
127
des Ventilstößels 126, welche dem Flüssigkeitsdruck der Auslaßkammer
70 ausgesetzt ist, wenn das Ventil 130 geschlossen ist. Diese Arbeitsfläche,
entspricht im vorliegenden Fall im wesentlichen auch der Fläche der öffnung am Ventiltelle-r
71. Nüt den hier beschriebenen gegenseitigen Beziehungen bewirkt das Modulierventil
unter-,Gleich.99wichtsbedingungen, daß der Bremsdruck in der Breinsleitung im wesentlichen
gleich dem in der Leitung 62 herrschenden Einlaßdruck ist.
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Wenn der Einlaßdruck zunimmt, wodurch auch der Druck in den Regelkammern
92 und 93 zunimmt, wird der Regelkolben 98 nach unten gedrückt
und versucht, die Feder 112 zusammen udrücken. Die Geschwindigkeit mit der
ein solches Zusammen-
drücken vor sich gehen kann, wird jedoch durch die die
Drosselstelle 140 durchströmende Flüssigkeit begrenzt. Daher nimmt der Bremsdruck
normalerweise langsamer zu als der Einlaßdruck. Der Betrag der Nacheilung des Bremsdruckes
hinter dem Einlaßdruck kann als Ergebnis von zwei Wirkungen betrachtet werden, deren
jede für sich allein zum Erzielen einer solchen günstigen Wirkung ausgenutzt werden
kann.
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Zunächst einmal ist die Arbeitsfläche. des Regelkolbens
98 effektiv eine Fläche der oberen Oberfläche des Regelbauteiles 104, die
gleich groß ist wie der Querschnitt des Kolbens 98. Da die Arbeitsfläche
dem Druck in der oberen Kammer 93 ausgesetzt ist, hängt der auf den Kolben
98 ausgeübte, nach unten gerichtete Druck von dem Druck in der Kammer
93
statt vom Druck in der unteren Regelkammer 92 ab. Wenn sich das
Regelbauteil 104- nach unten bewegt,
dann kann der Betriebsdruck
nur so aufrechterhalten und erhöht werden, wie die die -Drosselstelle 140 durchfließende,
Druckflüssigkeit das wachsende Volumen der oberen Kammer 93 ausfüllt. Das
hierfür erforderliche, die Bohruna, 140 durchfließendff Strömungsvolumen ist dabei
gleich der Arbeitsfläche des Ventilbetätigungsgliedes 100 multipliziert,
mit -,d6m Weg des Kolbens. Dieses Volumen ist innerhalb weiter Grenzen der Konstruktion
frei wählbar und veränderbar. Beispielsweise kann man das Strömungsvolumen
je Krafteinheit der Zunahme. der
Federkraft dadurch erhöhen, daß man
die - Fläche des Ventilbetätigungsgliedes 100 vergrößert oder eine
weichere. Feder verwendet. Andererseits bewirkt jede Druckdifferenz einer durch
die Bohrung 140 nach oben strömenden Flüssigkeit eine das Ventilbctätigungsglied
100 nach oben drängende Kraft. Die effektive, Arbeitsfläche des Ventilbetätigungsgliedes
100 ist seine, Gesamtfläche weniger der beschriebenen Arbeitsfläche. des
Regelkolbens 98. Da diese wirksame Arbeitsfläche des Ventilbetätigungsgliedes
100
beträchtlich größer ist als die Fläche des Regelkolbens 98, kann
selbst ein geringer Drucküberschuß unterhalb de-s Ventilbetätigungsgliedes
100 die durch den Regelkolben 98 ausgeübte Kraft vollständig kompensieren.
Tatsächlich wirkt dieser Kraft auch noch die nach oben gerichtete Kraft der auf
den Federteller 110 abgestützten Feder 112 entgegen. Somit ist also der zur
Verfügung stehende Druckunterschied, der die Druckflüssigkeit nach oben zu drücken
hat, ungefähr gleich dem Druck, der notwendig ist, um auf das Ventilbetätigungsglied
100
eine nach oben gerichtete Kraft auszuüben, die gleich groß ist wie die.
durch den Kolben 98 entwickelte, nach unten gerichtete Kraft weniger der
Kraft der Feder 112. Diese, zur Verfügung stehende Druckdifferenz ist ein kleiner
Bruchteil des gesamten in der unteren Kanimer 91 herrschenden Einlaßdruckes.
Tn,. Ruhezustand des Systems bei gelöster Bremse ist der Flüssigkeitsdruck im ganzen
Modulierventil 60 praktisch gleich dem Druck der Rücklaufleitung 64. Die
Feder 112 ist vorzugsweise so weit vorgespannt, daß sie den Regelkolben
98 am oberen Ende seines Hubes hält, so daß das Druckregelventil
130
geschlossen und das Druckregelventil 73 offen ist, wobei die, Feder
gleichzeitig einer Aufwärtsbewegung des Ventilstößels 126 eine definierte
vorbestimmte Kraft entgegensetzt. Wenn dann durch das Bremsventil 40 des Piloten
ein Bremsdruck an die Bremse angelegt wird, dann wird der zunehmende Einlaßdruck
ungehindert an die Auslaßkammer 70 und an die Bremse selbst übertragen, wodurch
sofort eine leichte Bremswirkung eingeleitet wird. Der sich dabei in der Auslaßkammer
70 ergebende, Druck übt auf den Stößel 126 eine, nach oben gerichtete
Kraft aus, die alsbald ausreicht, die Vorspannung der Feder 112 zu überwinden und
diese Feder zusammenzudrücken,
und die das Druckregelventil 73 zu schließen
versucht, wodurch ein weiteres rasches Anwachsen des Bremsdruckes verhindert wird.
Die anfangs rasch verlaufende Erhöhung des Bremsdruckes ist insbesondere bei solchen
Bremsen erwünscht, die zu Beginn eines Bremsvorganges das Einströmen einer beträchtlichen
Flüssigkeitsmenge zum Anlegen der Bremsen benötigen.
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Der wachsende Einlaßdruck wird gleichzeitig über den Durchlaß
136 an die untere Regelkanimer 92
und über die Bohrung 140 nach der
oberen Regelkamrner 93 übertragen. Wenn'-der Druck -oberhalb des Ventübetätigungsgliedes
100 größer wird, dann
bewirkt die sich dabei ergebende, auf den Regelkolben98
einwirkende, nach unten gerichtete Kraft so lange tatsächlich keine Abwärtsbewegung
des Regelbauteiles 104, bis diese Kraft die'nach oben gerichtete Kraft der vorgespannten
Feder112 überwindet. Während dieser einleitenden Phase mit ansteigendem Druck in
der Kammer93 bewirkt die Bohrung 140 nur eine vernachlässigbare Verzögerang in der
Geschwindigkeit, mit der der Druck anwächst, da zur Erhöhung des Druckes unter statischen
Bedingungen nur ein sehr geringes Flüssigkeitsvolumen erforderlich ist. Somit wird
also die Abwärtsbewegung des Regelbauteiles 104 praktisch zur gleichen Zeit eingeleitet,
zu der der Einlaßdruck einen bestimmten kritischen Wert überschreitet, der der gewähltenVorspannung
der Feder 112 entspricht.
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Wenn der Einlaßdruck über diesen kritischenWert ansteigt, dann bewegt
sich der Regelkolben 98 mit einer begrenzten Geschwindigkeit nach uhten und
spannt dadurch die, Feder 112 noch weiter. Während dieser Phase des Arbeitsablaufes
wird der Druck in der Auslaßkammer 70 nicht unmittelbar durch den Druck in
der Einlaßkammer 72 bestimmt, sondern wird durch das Druckregelventil
73 entsprechend der allmählich zunehmenden Kraft moduliert, die durch die
Feder 112 auf den Ventilstößel 126 ausgeübt wird. Auf Grund der Elastizität
der Feder erfordert selbst eine kleine Erhöhung der Federkraft und damit
im Auslaßdruck eine beträchtliche Abwärtsbewegung des oberen Endes der Feder.
Der Kolben 98
bewegt sich daher fortschreitend nach unten, wobei jede Stellung
des Kolbens einem bestimmten Gleichgewichtswert des Anlaßdruckes entspricht.
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An jedem Punkt der Abwärtsbewegung des Regelkolbens sind die auf ihn
einwirkenden Kräfte praktisch im Gleichgewicht. Diese angenäherte Beziehung kann
durch die Gleichung F = a (P - D) - A D
ausgedrückt werden,
wobei F die Federkraft der Feder 112 bei der augenblicklichen Zusammenpressung,
a die Größe der der Arbeitsfläche des Regelkolbens 98, A die gleich
großen Flächen der oberen und unteren Arbeitsflächen des Ventilbetätigungsglieds
100, P den Druck unterhalb des Ventilbetätigungsglieds 100, der im
wesentlichen gleich dem Einlaßdruck ist ' und D die Druckdifferenz
zwischen der Oberseite und der Unterseite des Ventilbetätigungsglieds
100 darstellt. Gleichung (1) drückt die Tatsache aus, daß die Kraft
der Feder 112 bei der augenblicklichen Zusammenpressung gleich der nach unten gerichteten
Kraft ist, die durch den Druck auf -die rbeitsfläche des Regelkolbens
98 ausgefibt wird, minus der nach oben gerichteten Kiaft, die sich auf Grund
der Druckdifferenz zwischen oberer und unterer Arbeitsfläche des Modulierkolbens
ergibt. Aus Gleichung (1) ergibt sich Gleichung (2).
Der Ausdruck
stellt den Druck dar, der auf der Arbeitsfläche des Regelkolbens 98 angreifen
müßte, um die Kraft F der Feder 112 auszugleichen. Daher kann der in Gleichung
(2) in Klammern stehende Ausdruck als die Differenz zwischen dem tatsächliehen
Einlaßdruck
P und dem Druck angesehen werden, dem die augenblickliche Federstellung entspricht.
Diese Druckdifferenz ist im, wesentlichen gleich der Druckdifferenz, die über dem
Druckregelventil 73 liegt, die aber die Druckdifferenz zwischen dem Einlaßdruck
B und dem Auslaßdruck ist, der im augenblicklichen Betriebszustand des Modulierventils
an die Bremse angelegt wird.
-
Die Druckdifferenz B über der Regelbohrung 140 ist nicht gleich dem
Druckabfall über dem Druckregelventil 73, sondern nur ein kleiner Bruchteil
dieses Wertes, wobei dieser Bruchteil angenähert gleich
ist, wie es in Gleichung (2) angezeigt ist. Wenn also A
viel größer
ist als a, dann ist dieser Bruchteil angenähert
Daher ist der zur Verfügung stehende, die Druckflüssigkeit durch die Drosselstelle
140 hindurchdrückende Differenzdruck nur ein kleiner Bruchteil des Druckunterschiedes.
zwischen Einlaßdruck und Auslaßdruck. Der Wert dieses Bruchteiles ist durch die
konstruktiven Einzelheiten der Vorrichtung bestimmt und kann verhältnismäßig klein,
z. B. ein Zehntel gewählt werden. Dadurch wird die Durchführung einer wirksamen
Regelung wesentlich erleichtert, ohne daß es dabei erforderlich wäre, die Drosselstelle
140 kaum herstellbar klein zu machen. Für einen gegebenen Wert von a, der normalerweise
dem öffnungsquerschnitt des Druckregelventils 73
entspricht, vereinfacht eine
fortschreitendeVergrößerung der Fläche A des Modulierkolbens die Regelung
nicht nur wegen der beschriebenen Verringerung des über der Drosselstelle140 liegenden
Differenzdrukkes, sondern auch, weil dadurch das Flüssigkeitsvolumen vergrößert
wird, das bei einer Bewegung des Kolbens um eine Längeneinheit durch die Drosselstelle
140 hindurchtreten muß.
-
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß dann, wenn der vom Piloten
angelegte Bremsdruck rasch zunimmt, das Modulierventil bewirkt, daß der tatsächlich
an die Bremse abgegebene Druck bis zu einem vorbestimmten kritischen Wert proportional
anwächst, der hauptsächlich durch die Vorspannung der Feder 112 bestimmt ist. Anschließend
steigt der Druck mit einer verringerten Geschwindigkeit, deren Wert 1eicht durch
solche konstruktiven Größen wie die Federkonstante der Feder 112, das Verhältnis
der Kolbenflächen
und die Abmessungen der Drosselstelle 140 bestimmt werden kann. Wenn der Pilot
dann am Betätigungshebel des Bremsventils 40 einen gleichbleibenden Druck
aufrechterhält, dann erhöht das Modulierventill60 allmählich den tatsächlichen Bremsdruck,
bis der Druck allmählich geich dem vom Piloten eingestellten Druck wird. Im stationären
Zustand verschwindet die Druckdifferenz gegenüber dem Ventübetätigungsglied
100, und die Feder 112 wird zu einem solchen Grad zusammengepreßt, daß F=a-P
(3)
ist. Wird nunmehr der an das Ventil 60 angelegte Einlaßdruck verringert,
entweder durch Loslassen des Bremshebels 42 durch den Piloten oder durch Wirkung
des Rutschregelventils 54, dann wird diese Druckverminderung sofort über die Leitung
136 an die Regelkammern 92, 93 weitergegeben, wodurch eine
derart gerichtete Druckdifferenz über dem Ventilbetätigungsglied 100 aufgebaut
wird, daß der Kolben nach unten gedrückt wird. Insbesondere dann, wenn der Druckabfall
rasch erfolgt, wird dadurch das bestehende Gleichgewicht gestört und das Druckregelventil
73 geöffnet, so daß der Bremsdruck unmittelbar und sofort von der Bremsleitung
30 nach der Eingangsleitung 62 entweichen kann. Diese Verringerung
des Druckes in der Auslaßkammer 70 verringert die auf den Ventüstößel
126 ausgeübte, nach oben gerichtete Kraft, so daß die Bremsauslösung kumulativ
wirkt. Somit nimmt also der Bremsdruck direkter proportional mit dem abnehmenden
Einlaßdruck ab, ohne daß dabei eine merkliche Verzögerung eintritt.
-
Wenn eine solche Bremsauslösung auf eine Einwirkung des Rutschregelventils
54 zurückzuführen ist, wird ein beginnender Rutschvorgang normalerweise nach einem
kleinen Bruchteil einer Sekunde abgefangen, worauf das Ventil 54 erneut den vollen,
vom Piloten eingestellten Bremsdruck an die Einlaßleitung 62 anlegt. Das
Modulierventil 60 überträgt sofort diesen anwachsenden Druck an die Bremsleitung
30, der jedoch nur bis zu einem durch die Vorspannung der Feder 112 beschriebenen
kritischen Wert ansteigt. Unter den augenblicklich angenommenen Bedingungen ist
die Spannung der Feder 112 nicht durch die obenerwähnteVorspannung begrenzt, sondern
entspricht der bestehenden Stellung des Regelkolbens 98. Während der wenigen
Millisekunden, in denen der Druck normalerweise zum Abfangen eines Rutschvorganges
weggenommen ist, bewegt sich dieser Kolben unter der Kraft der Feder 112
um eine Strecke nach oben, die durch die Geschwindigkeit begrenzt ist, mit der die
Druckflüssigkeit durch die Drosselstelle 140 entweichen kann. Die Geschwindigkeit
dieser Strömung wird durch die Größe der Bohrung und durch die Druckdifferenz zu
beiden Seiten dieser Bohrung bestimmt, wie dies bereits bei einer Zunahme des Druckes
beschrieben wurde. Während der Druckauslösung kann der Druck unterhalb des Ventilbetätigungsgliedes
100 zu Null angenommen werden, und der Druck oberhalb dieses Kolbens
ist ungefähr durch die Federkraft F gegeben, die auf die Gesamtfläche
A + a auf der Oberseite des Kolbens einwirkt. Damit ist aber der DifferenzdruckD'
ungefähr gleich
Kurz vor dem Auslösen des Druckes war die Federkraft etwa gleich a -
P aus Gleichung (3), so daß die Druckdifferenz unmittelbar nach der Auslösung
des Druckes ungefähr gegeben ist durch
Dieser Ausdruck enthält wie Gleichung (2) einen Faktor, der ungefähr gleich dem
Verhältnis und normalerweise viel kleiner als 1 ist. Man sieht
daher sofort, daß sich während eines Auslösevorganges der Bremsen zum Abfangen eines
Rutschvorganges der Regelkolben 98 nur um eine kleine Strecke nach oben bewegt
und somit nur eine entsprechend kleine Verringerung der Spannung der Feder 112 verursacht.
Wenn somit der Druck dem Ventil 60 erneut zugeführt wird, dann wird dieser
Druck sofort bis zu
einem kritischen Wert an die Bremse weitergegeben,
welcher im allgemeinen nur geringfügig kleiner ist als der Wert, bei dem der beginnende
Rutschvorgang aufgetreten ist. Oberhalb dieses kritischen Wertes wird die Geschwindigkeit
der Druckzunahme durch das Ventil in der bereits beschriebenen Weise moduliert.
Somit ergibt sich also eine vernünftige zeitliche Verzögerung, bevor der Bremsdruck
wiederum seinen vollen Wert erreicht, bei dem das Rad zuvor angefangen hat, zu rutschen.
Während der Zeit gehen das Breinssystem und das Rad selbst wieder in ihren stabilen
Zustand über, wodurch die Gefahr, daß ein neuer Rutschvorgang eingeleitet wird,
verringert wird. Selbst dann, wenn anschließend ein erneutes Rutschen folgt, so
hat man doch für eine merkliche Zeit eine effektive Bremswirkung erzielt. Die Drosselstelle
40 kann, falls erwünscht, durch zwei voneinander getrennte Bohrungen ersetzt werden,
die mit entsprechenden, entgegengesetzt gerichteten Rückschlagventilen versehen
sind, so daß die eine Bohrung eine begrenzte Strömung durch und um den Kolben
100 herum nach oben und die andere Bohrung eine ebensolche von oben nach
unten fließende Strömung steuert. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die durch
den Kolben bewirkte Druckmodulation während der Druckzunahme durch die Wahl eines
geeigneten Querschnittes der Bohrung bestimmt werden kann, ohne daß dadurch die
während der Druckabnahme durch den Kolben bewirkte Druckmodulation beeinflußt wird.
Damit läßt -sich aber auch diese letztgenannte Wirkung unabhängig von der Regelung
bei Druckzunahme durch geeignete Wahl der Abmessungen derjenigen Bohrung einstellen,
die die nach unten gerichtete Strömung steuert.
-
Mit der bis hierher beschriebenen Konstruktion kann man, wenn der
von der Quelle kommende
Druck sehr langsam abnimmt, erreichen, daß dieser
Druck kleiner wird als der tatsächlich vorhandene Bremsdruck, ohne daß dadurch das
Druckregelventil 73 geöffnet wird. In diesem Fall würde der Bremsdruck nicht
direkt proportional zur Abnahme des angelegten Druckes abnehmen, sondern wärde nur
durch das Entweichen von Druckflüssigkeit durch das Ventil 130 nach der Entlastungs-
oder auch Rücklaufleitung genannten Leitung 64 entsprechend der Aufwärtsbewegung,
des Regelbauteiles 104 abnehmen. Obgleich diese Wirkungsweise für bestimmte Zwecke
erwünscht sein kann, ist es doch gewöhnlich vorzuziehen, durch besondere
Mittel sicherzustellen, daß das Druckregelventil 73 bei einer Druckverringerung
öffnet. Dies kann man beispielsweise durch eine Konstruktion erreichen, die unter
Gleichgewichtsbedingungen die durch den Bremsdruck auf die Oberfläche
127 ausgeübte, nach oben gerichtete Kraft geringfügig überkompensiert.
-
Zu diesem Zweck kann beispielsweise an das Bauteil 120 durch hydraulische
oder mechanische Mittel unmittelbar in bezug auf das Gehäuse 61 oder über
eine über die Feder 112 übertragene Kraft eine nach unten gerichtete Kraft angelegt
werden. Beispielsweise kann zu diesem Zweck die Arbeitsfläche des Regelkolbens
98 etwas größer gemacht werden als die wirksame Fläche der Arbeitsfläche
127, so daß dann, wenn der Bremsdruck und Einlaßdruck gleich groß sind, das
Bauteil 120 nach unten bewegt wird, wodurch das Druckregelventil 73 öffnet.
Der Unterschied zwischen den beiden Arbeitsflächen braucht zu diesem Zweck nur etwa
5 bis 1011/o zu betragen. Diese Anordnung hat jedoch möglicherweise den Nachteil,
daß die tatsächlich zum öffnen des Druckregelventils 73 unter Gleichgewichtsbedingungen
erforderliche Kraft mit zunehmendem Druck ebenfalls zunimmt. Es kann daher
schwierig sein, bei niedrigem Druck ein vollkommen einwandfreies Arbeiten
zu erzielen, ohne gleichzeitig eine größere überkompensation anzuwenden, die bei
höheren Drücken wünschenswert ist.
-
Die in F i g. 2 beschriebene Ausführungsforin liefert eine
im wesentlichen konstante Kraft, die das Druckregelventil 73 unter Gleichgewichtsbedingun-(Yen
zu öffnen sucht. Diese Kraft wird durch eine C
Feder 145 erzeugt, die zwischen
der oberen Fläche des Dämpfungskolbens 122 und der inneren Schulter 146 an der Basis
des oberen Gehäuseabschnittes 66
angebracht ist. Die Feder 145 übt auf das
Bauteil 120 eine nach unten gerichtete Kraft aus, die ausreicht, um die geringfügige
Kraft der Feder 83 um einen Betrag zu überschreiten, der etwa einem kleinen
Bruchteil, etwa ein Zwanzigstel bis ein Zehntel der Vorspannungskraft entspricht,
die durch die Regelfeder 112 ausgeübt wird. Diese Kraft ist im wesentlichen konstant,
da die axiale Bewegung des Bauteiles 120 klein ist. Wann immer der Auslaßdruck
durch die Regelwirkung des Druckregelventils 73 geregelt wird,
dann bewirkt die Feder 145, daß der geregelte Wert des Auslaßdruckes höher
liegt, als er sonst sein würde, und zwar um den der Federkraft der Feder 145 entsprechenden
Betrag. Die unmittelbare Wirkung dieses Unterschiedes auf die Bremswirkung ist für
die meisten praktisch vorkommenden Fälle vernachlässigbar. Nach einer stufenartigen
Erhöhung des Einlaßdruckes erreicht jedoch beispielsweise der anwachsende Auslaßdruck
die Höhe des Einlaßdruckes, bevor der über dem Modulierkolben liegende Differenzdruck
völlig bis auf Null abgefallen ist. Sowie dieser Differenzdruck weiter abnimmt,
wird mit einer weiteren Abwärtsbewegung des Regelteiles- 104 eine zusätzliche, nach
unten gerichtete Kraft auf den Ventilkörper 80 ausgeübt, wodurch zwangläufig
das Druckregelventil 73 geöffnet wird. Wenn dann der Einlaßdruck allmählich
abnimmt, dann kann die Druckflüssigkeit frei von der Auslaßkammer 70 nach
der Einlaßkammer entweichen, so daß der auf die Oberfläche 127 einwirkende,
Flüssig# keitsdruck entsprechend dem Flüssigkeitsdruck abnimmt, wodurch das Druckregelventil
73 zuverlässig offengehalten wird.
-
Es ist von sehr großem Vorteil, bei der Konstruktion des Modulierventils
zusätzliche Einrichtungen vorzusehen, die bei Rutschvorgängen eine Bremsregelung
bewirken, wie sie im Zusammenhang mit dem Ventil 54 in F i g. 1 beschrieben
wurden. Eine Kombination aus Modulier- und Rutschregelventil ist in einer Ausführungsforin
in F i g. 3 dargestellt und ist mit 60a bezeichnet. Wenn das Ventil 60a an
Stelle des Moduherventils 60 in dem in F i g. 1 gezeigten System eingesetzt
wird, dann können das Rutschregelventil 54, sein Steuermechanismus 55 und
der Strömungskanal 56 praktisch weggelassen werden. Die Leitungen 44 und
62 werden dann unmittelbar miteinander verbunden. Außerdem können
die elektrischen Leitungen 52, über die die Rutschsignale von den Meßeinrichtungen
50 ankommen, wie in F i g. 3 gezeigt, durch die Leitungen 154 und
164 ersetzt werden, die unmittelbar mit dem Ventil 60a verbunden sind. Die in F
i g. 3 gezeigte Konstruktion
kombiniert nicht nur in gedrängter
Weise die Rutschregelung und die Druckmodulation, wie sie bereits beschrieben wurde,
sondern verwendet auch das Druckmoduherventfl, um zusätzlich zu der bereits beschriebenen
genau bemessenen Druckzunahme auch noch eine genau bemessene Druckabnahme unter
bestimmten, noch zu beschreibenden Betriebsbedingungen zu erzielen.
-
Die wesentlichen Teile des Ventils 60 a in F i
g. 3
sind die gleichen, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem Ventil
60 in F i g. 2 beschrieben wurden, und sind daher mit den gleichen
Bezugszeichen versehen. Die beiden dargestellten Konstruktionen unterscheiden sich
hauptsächlich darin, daß in F i g. 3
in bestimmten Strömungskanälen Regelventile
vorgesehen sind, wodurch die zuvor beschriebene Arbeitsweise des Modulierventils
in Abhängigkeit von Steuersignalen abgewandelt werden kann, wie sie von einer
Rutschmeßeinrichtung 50 in F i g. 1 geliefert werden. In der hier
dargestellten Ausführungsform werden zwei solcher Rutschregelventile verwendet.
Eines ist dabei in den Strömungskanal, der dem Kanal 136 von - F i
g. 2 entspricht, eingesetzt, das andere in einen Durchlaß, der dem Durchlaß
132
in F i g. 2 entspricht. Diese beiden Rutschregelventile steuern
praktisch zwei verschiedene Stufen der Rutschregelung in Abhängigkeit von entsprechenden
Signalen aus der Rutschmeßeinrichtung 50, die verschiedenen aufeinanderfolgenden
Rutschzuständen mit wachsendem Schwierigkeitsgrad entsprechen. Die erste Stufe der
Regelung wird durch das Ventil 150
gesteuert, das in F i g. 3 in seiner
normalen Lage dargestellt ist und abhängig von der Erregung des Elektromagneten
152 nach links verschiebbar ist. Eine Feder 151 hält die Ventilkugel
in Berührung mit dem Betätigungsbolzen 156, der durch die Gehäusewand dicht
hindurchgeführt ist. Eine Feder 155 ist mit dem Anker 157 des Elektromagneten
im Eingriff und überwindet die relativ Meine Kraft der Feder 151,
wenn der
Elektromagnet nicht erregt ist. Die zweite Stufe der Rutschregelung wird durch das
Ventil 160
gesteuert, das in F i g. 3 ebenfalls in seiner Ruhelage
dargestellt ist. In dieser Lage wird es durch die Feder 161 gehalten und
kann sich abhängig von der Erregung des Elektromagneten 162 nach links bewegen.
-
In der Ruhelage des Ventils 150 sind die Verbindungsleitungen136a
und 136b, oder auch Durchlässe genannt, unmittelbar miteinander verbunden
und verbinden damit die Regelkaramer92 mit der Einlaßleitung 94, wie in F i
g. 2. Bei Erregung des Elektromagneten152 sperrt das Ventill50 den Durchlaß
136b und verbindet den Durchlaß 136a über einen quer verlaufenden Durchlaß
154 mit der Rücklaufkammer76. Diese Wirkung tritt in Abhängigkeit von einem ersten,
auf den Leitungen 154 von der Meßeinrichtung 50 (F i g. » - -ankommenden
Rutschsignal ein, d. h. praktisch zu einem Zeitpunkt, wenn ein merklicher
Druck an die Bremsen angelegt ist. Das heißt der vom Piloten über sein Bremsregelventil
40 angelegte Bremsdruck hat bereits den Regelkolben 98 aus seiner Ruhelage
ein merkliches Stück nach unten bewegt und damit bewirkt, daß ein merklicher Bremsdruck
durch das Modulierventil an die Bremsleitung 30 abgegeben wurde. Die Betätigung
des Ventils 150 verringert den Druck in der Regelkammer 92 plötzlich
vom Einlaßdruck der Leitung 62 auf den relativ niedrigen Rücklaufdruck. Ein
größerer Teil dieser Druckverwinderung wird im wesentlichen unmittelbar an die obere
Regelkammer 93 oberhalb. des Ventübetätigungsglieds 100 übertragen,
da eine Druckänderung in dieser geschlossenen Kammer nur eine vernachlässigbar
kleine Strömung durch die Drosselstelle 140 erfordert. Die auf die Arbeitsfläche
des Regelkolbens 98 einwirkende, nach untengerichtete Kraft wird daher praktisch
aufgehoben, während die durch die zusammengepreßte Feder 112 nach oben ausgeübte
Kraft praktisch aufrechterhalten bleibt. Daher wird über dem Ventilbetätigungsglied
100 ungefähr eine der Gleichung (4) entsprechende Druckdifferenz
D' aufgebaut. Demaemäß bewegt sich der Kolben 98 so rasch nach oben,
wie dies durch die die Drosselstelle 140 durchfließende Druckflüssigkeit in Abhängigkeit
von der Druckdifferenz möglich ist. Diese Bewegung entspricht weitgehend der Aufwärtsbewegung
des Regelkolbens, wie bereits im Zusammenhang mit F i g. 2 beschrieben wurde,
die in Abhängigkeit von einer abrupten Abnahme des Einlaßdruckes eintritt. ][in
vorliegenden Fall verbleibt jedoch der Einlaßdrack praktisch konstant oder nimmt
abhängig von der Bremsbetätigung des Piloten sogar noch zu. Somit tritt also die
zuvor beschriebene, sofortige Auslösung des Bremsdruckes nicht ein. Statt dessen
wird der Bremsdruck allmählich mit einer begrenzten Geschwindigkeit verringert,
die durch die Aufwärtsbewegung des Regelkolbens 98 bestimmt ist. Während
diese Bewegung eine Entlastung der Feder 112 bewirkt wodurch die auf den Ventilstößell26
ausgeübte, nach- unten gerichtete Kraft verringert wird, kann Bremsflüssigkeit von
der Bremsleitung 30 über das Ventil 130 nach der Rücklaufkammer
76 und der Rücklaufleitung 64 entweichen, wodurch der Bremsdruck unmittelbar
entsprechend der allmählichen Abnahme der Spannung F der Feder 112 abnimmt.
-
Dieses Merkmal, daß die genau bemessene Ab-
nahme des Bremsdruckes
durch den gleichen Mechanismus erreicht wird, der zuvor auch die genau bemessene
Zunahme des Bremsdruckes lieferte, ist von großem Vorteil. In beiden Fällen sind
die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Regelung beträchtlich besser als bei einer
Regelung, die sich mit einer Vorrichtung erzielen läßt, bei der eine Bohrung mit
verengtem Querschnitt unmittelbar in Reihe mit der Bremse eingeschaltet ist. Dies
trifft insbesondere für Bremssysteme zu, bei denen die Bewegung eines kleinen Druckflüssigkeitsvolumens
von der Bremse und nach der Bremse eine relativ große Änderung des Bremsdruckes
bewirkt. Die Druckmodulation des Bremsdruckes arbeitet bei dem Ventil mit einem
verhältnismäßig großen Flüssigkeitsvolumen und mit einem relativ kleinen über der
Drosselstelle 140 liegenden Druckunterschied.
-
Wenn die allmähliche Abnahme des Bremsdruckes die durch die Betätigung
des Ventils 150 erzielt wird, ausreicht, um einen beginnenden Rutsch:vorgang
abzufangen, was häufig der Fall ist, dann hört das von der MeßeinricUtung
50 kommende Signal auf und der Elektromagnet 152 fällt ab,
so daß das Ventil 150 in seine Ruhelage zurückgeht. Der in der Einlaßleitung
62 herrschende Einlaßdruck wird daher unmittelbar wieder der unteren Regelkammer
92 zugeführt. Dadurch wird der Kolben 98 allmählich unter der modulierenden
Regelwirkung des Kolbens 100
in einer solchen Richtung bewegt, daß der Bremsdruck
wieder auf einen Wert gebracht wird, der dem Einlaßdruck entspricht. Ist der Einlaßdruck
beispielsweise
konstant geblieben, dann bedeutet das tatsächlich
eine allmähliche Zunahme des Dtuckes, und es ist ein merkliches Zeitintervall erforderlich,
bis der Bremsdruck wiederum den Wert erreichen kann, bei dem zuvor der Rutschvorgang
eingeleitet wurde.
-
Wenn die beschriebeneWirkung des Magnetventils 150 der ersten
Stufe nicht ausreicht, um einen beginnenden Rutschvorgang abzufangen, dann liefert
die Meßeinrichtung 50 (F i g. 1) über die Leitung 1.64 ein zweites
Rutschsignal, das den Elektromagneten 162 der zweiten Stufe erregt und damit
das Ventil 160 betätigt. Wenn das Ventil 160 betätigt wird, dann wird
die Leitung 132 a von der Rücklaufkammer 76
abgetrennt und statt dessen
über eine schräge Bohrung 166 mit der Einlaßkammer 72 verbunden. Auf
diese Weise wird der -volle zur Verfügung stehende Druck der Zuffußleitung
62 der Unterseite des Kolbens 120 zugeführt, dessen Arbeitsfläche groß ist
im Vergleich mit der Arbeitsfläche des Regelkolbens 98.
In der hier gezeigten
Ausführungsform ist der oberhalb des Kolbens 120 befindliche- Teil der
Kammer
90 nicht durch den Kolben hindurch mit dem unteren Teil der
Kammer verbunden, wie bei der Ausführungsform nach F i g. 2, sondern steht
in ständiger Verbindung mit dem Rücklaufdruck. Eine solche Verbindung
kann durch einen T-förmige'n Strömungskanal 170 in F i g. 3
hergestellt werden. Mit dieser Anordnung ergibt die Betätigung des Rutschregelventils
der zweiten Stufe eine 'auf den Kolben 120 einwirkende, nach oben gerichtete Kraft,
die leicht die entgegengesetzt gerichtete Kraft der Feder112 überwindet, so daß
-der Ventilstößel 126 rasch und zwangläufig bis zum Anschlag nach'oben
bewegt wird. Der Ventilkörper 80 folgt dieser- Aufwärtsbewegung unter der
geringen Kraft der Feder 83, bis diese Bewegung durch den Ventilsitz des
Ventils 73
beendet wird. Die fortgesetzte Aufwärtsbewegung des Ventilstößels
126 öffnet das Ventil 130, wodurch der Bremsdruck rasch abfällt, da
ein Bremsmittelfluß nach der Rücklaufleitung 64 ausgelöst wird.
-
Dieses vollständige Auslösen der Bremse ergibt ein zuverlässiges Abfangen
beginnender Rutschvororänge. Wenn das Rad wieder seine normale Urndrehungsgeschwindigkeit
erreicht hat, hören Rutschsignale auf den Leitungen 154 und 164 auf, wodurch die
entsprechenden Elektromagneten ausgelöst werden und die entsprechenden Ventile
150- und 160
in ihre Ruhelage zurückgehen. Die Druckdifferenz
über dem Kolben 120 wird dadurch beseitigt, und der Einlaßdruck wird wiederum der
unteren Regelkammer92 zugeführt. Die bestehende restliche, Zusammendrückung der
Feder 112 drückt sofort den Kolben 120 nach unten, schließt das Ventil
130 und öffnet das Druckregelventil 73, das so lange offenbleibt,
bis der Bremsdruck in der Leitung 30 wieder bis auf seinen kritischen Wert
erhöht worden ist, der der Vorspannung der Feder 112 entspricht.
-
Da das Ventilbetätigungsglied 100 sich während der gesamten
Xutschregelung durch die Ventile 150
und 160 unter der Kraft der Feder
112 nach oben bewegt hat, ist dieser kritische Bremsdruck merklich kleiner als derjenige
Druck, der den beginnenden Rutschvorgang- ausgelöst hat. Andererseits ist dieser
Druck immer noch beträchtlich höher als der Wert, der der vollen Ausdehnung der
Feder 112 entspricht, Somit erhält also die Bremse sofort einen ausreichend großen
Druck, so daß sofort auch die normale Bremswirkung einsetzt. Dieser Druck wird dann
allmählich mit einer begrenzten Geschwindigkeit erhöht, die, wie bereits beschrieben,
durch die Wirkung des Modulierkolbens 100 begrenzt wird. Man sieht, daß mit
wachsender Intensität des beginnenden Rutschvorganges und damit mit wachsender Dauer
der Rutschregelung oder der durch die Ventile 150
und 160 bewirkten
Regelung der Bremsdruck, der unmittelbar nachher wieder angelegt wird, im Vergleich
zu dem Bremsdruck, der den Rutschvorgang ausgelöst hat, entsprechend stark verringert
wird.
-
Eine weitere Ausführungsform ist schematisch in F i g. 4 gezeigt.
Diese Konstruktion ist wirkungsmäßig praktisch identisch mit der von F i
g. 3, hat jedoch einige konstruktive Vorteile, insbesondere eine raumsparende
kürzere Baulänge in axialer Richtung. Der untere Abschnitt der Konstruktion nach
F i g. 4 mit dem Ventilkörper 80, den Ventilen 150
und
160 und den unmittelbar zugeordneten Kammern und Durchlässen ist in seiner
Anordnung und Arbeitsweise gleich dem entsprechenden Teil in F i g. 3 und
braucht daher nicht erneut beschrieben und gezeigt zu werden. Die beiden AusführLmgsfoimen
unterscheiden sich hauptsächlich durch den Ort der Feder 112 und die Konstruktion
des - Regel-'bauteiles. Ih der Ausführungsform nach _F i g. 4 ist
die Feder 112 oberhalb der das Gehäuse unterteilenden Trennwand 178 in der
gleichen Kammer 92a angebracht wie der Regelkolben und der Modulierkolben.
Der der Dämpfung und Bremsauslösung dienende Kolben 120 a ist in einer Kammer
90 a unterhalb der Trennwand 78 angeordnet, deren axiale Länge relativ
klein sein kann, weil die Axialbewegung dieses Kolbens praktisch nur der
kurzen Axialbewegung des Ventilkörpers 80 entspricht.
-
Das Regelbauteil 104 a in F i g. 4 umfaßt eine einstückige
Kolbenkonstruktion, die in der zylindrischen Regelkammer 92 a in axialer
Richtung bewegbar ist. Das Regelbauteil 104 a ist unmittelbar mit dem oberen
Ende der Feder 112 im Eingriff und bestimmt die Spannung dieser- Feder. Der Flüssigkeitsdruck
wird der unteren Regelkammer92a über den GehäusedurchlaJ3136c und die schräge Bohrung136d
in der Trennwand 178 zugeführt. Der Durchlaß 136 c
steht unmittelbar
mit der Kammer des Rutschregelventils 150 in Verbindung und erhält den Druck
unter der Regelung dieses Ventils, wie dies bereits im Zusammenhang mit dem Durchlaß
136a in F i g. 3 beschrieben wurde. Die untere Regelkammer
92
a unterhalb des Kolbens 100 a und der obere Ab-
schnitt 93 a
oberhalb des Kolbens 100 a sind miteinander über eine innerhalb des Körpers
des Kolbens angebrachte verengte Bohrung 140a verbunden. Der in rädialer Richtung
außen liegende Abschnitt des Regelbauteiles 104a entspricht daher dem Modulierkolen
100 in f-i g. 3 und ist mit 100 a bezeichnet. Die Wirkung dieses
Kolbens ist aus der vorangegan-P a
nen Beschreibung klar.
-
- Das untere Ende der Regelfeder 112 wird von einem Bügel
180 getragen, der auf dem Ventilbauteil 182 befestigt ist. Das Ventilbauteil
182 ist in axial miteinander ausgerichteten bohrungen in der Trennwand
178 und in der Gehäusetrennwand zwischen den Kamm ern 76 und
90 a bewegbar eingesetzt. Der untere Abschnitt des Ventilbauteiles 182 bildet
den Ventilstößel 126a, der konstruktiv und wirkungsmäßig dem Ventilstößel
126 in Fig. 3 entspricht. Der Mittelabsclinitt dieses Ventilbauteiles
trägt den
daran fest angebrachten Dämpfungs- und Rutschregelkolben
120a innerhalb der Kammer 90a. Die axiale Lage des Ventilbauteiles 182 steuert
die Ventile 73 und 130 und wird im wesentlichen durch das bestehende
Verhältnis zwischen der nach unten gerichteten Kraft der Regelfeder 112 und der
an ihrer Unterseite 127 angreifenden, durch den Flüssigkeitsdruck in der
Auslaßkammer 70 bewirkten, nach oben gerichteten Kraft bestimmt. Das obere
Ende des Ventilbauteiles 182 gleitet in einer zylindrischen Axialbohrung
184 in dem Regelbauteil 104 a und bildet damit einen Kolben, der in dem Zylinder
186 arbeitet. Der Druck in dem Zylinder wird gleich dem ün wesentlichen gleichförmigen
Druck der Rücklaufkammer 76 gehalten, wodurch eine gleichförmig nach unten
gerichtete Kraft auf die obere Endfläche 183
des Ventilbauteiles
182 und ein gleichförmiger, nach oben gerichteter Druck auf die obere Endfläche
99 des Zylinders ausgeübt wird. Dieser gleichförmige Druck wird beispielsweise
durch eine Axialbohrung 187 geliefert, die sich -über nahezu die gesamte
Länge des Ventilbauteiles 182 erstreckt und in seiner Querbohrung endet,
die nach der Rücklaufkammer 76 führt. Eine zweite Querbohrung 189
liefert den Rücklaufdruck nach dem oberen Abschnit der Kammer 90
a
oberhalb des Kolbens 120a und entspricht somit wirkungsmäßig dem Durchlaß
170 in F i g. 3.
-
Die obere Endfläche 99 des Zylinders 186 kann in der
vorliegenden Ausführungsform als die untere Arbeitsfläche des Regelkolbens angesehen
werden und ist mit 98a bezeichnet. Die obere Arbeitsfläche dieses Kolbens ist
dann der Mittelabschnitt der oberen Fläche des Regelbauteiles 104 a unmittelbar
oberhalb der Fläche 99 und ist mit dieser Oberfläche flächengleich. Demgemäß
ist der Kolben 98 a einer nach unten gerichteten Kraft ausgesetzt, die gleich
der Druckdifferenz zwischen der oberen Regelkammer 93 a und dem Rücklaufdruck
im Zylinder 186
ist. Die resultierenden, an dem Kolben 98 a angreifenden
Kräfte entsprechen daher unmittelbar der zuvor beschriebenen Axbeitsweise des Regelkolbens
98 in Fig. 3.
-
Eine weitere Ausführungsform. ist schematisch in F i g. 5 gezeigt.
Die Ausführungsform. nach F i g. 5
verwendet die gleiche Federanordnung wie
in F i g. 4 in Kombination mit weiteren konstruktiven Merkmalen, die auf
konstruktiver Seite gewisse Vorteile bieten und auch eine etwas abgewandelte Arbeitsweise
der Vorrichtung ergeben. Das untere Teil der Konstruktion nach F i g. 5 soll
gleichartig aufgebaut sein wie die entsprechenden Teile nach F i g. 3 und
ist somit nicht gezeigt und beschrieben.
-
In F i g. 5 trennt die Gehäusetrennwand 178 a die Regelkammer
92 b von der Kammer 90 b, in der ein der Dämpfung und Rutschregelung
dierfender Kolben 120b axial bewegbar angebracht ist. Dieser Kolben ist einstückig
-mit dem Ventilbauteil 182 a ausgebildet. Das untere Ende dieses Ventilbauteiles
bildet einen Ventilstößel 126, der sich bis in die Auslaßkammer
76 erstreckt und an dem Ventilkörper 80
anliegt, wie bereits in Verbindung
mit F i g. 3 beschrieben. Der Mittelabächnitt des Ventilbauteiles 182a erstreckt
sich durch eine dichte Lagerführung in der Gehäusetrennwand 178 a hindurch
und trägt das untere Ende der Regelfeder 112 in der Regel- i kammer92b mit Hilfe
des Federbügels180a. Das obere Ende des Ventilbauteiles 182a ist gleitend und abgedichtet
in einerAxialbohrung im Regelbauteil 104b eingesetzt, wie dies in ähnlicher Weise
im Zusammenhang mit Fig.4 erläutert wurde. Der dadurch in dem Regelbauteil 104b
gebildete Kolben und Zylinder 186 a wird über eine Axialbohrung
187 a mit Druckflüssigkeit versorgt. Bei dieser Konstruktion werden die Druckflüssigkeitsschwankungen
in der Kammer 92 b nur über die Regelfeder 112 als Druck auf das Ventilbauteil
182a übertragen. Dabei haben die Bewegung des Ventilbauteiles 182a bei Betätigung
der Ventile und auch die viel größere Bewegung des Regelkolbens 98 b, wie
noch beschrieben wird, keine Änderung des effektiven Gesamtvolumens der Kammer
92 b zur Folge.
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Das Regelbauteil 104 b in F i g. 5 umfaßt das
Ventilbetätigungsglied 100 b, das in einer zylindrischen Karnmer
92 b hin- und herbewegbar angeordnet ist und unmittelbar am oberen Ende der
Feder 112 angreift. Das Ventilbetätigungsglied 100 b ist mit einer
die Druckflüssigkeitsströmung oder Druckausgleichsströmung begrenzenden verengten
Bohrung 140 a versehen, wie sie auch schon in F i g. 4 gezeigt war.
Jedoch arbeitet der Regelkolben in einem Zylinder, in dem der Flüssigkeitsdruck
unabhängig vom Druck in der Modulierkammer 92 b ist. Wie gezeigt, bildet
der Regelkolben 98 b ein Teil des Regelbauteiles 104 b, erstreckt
sich von dem Ventilbetätigungsglied 100 b nach oben und arbeitet in einem
Zylinder 210, der durch eine axiale Gehäusebohrung gebildet ist. Der Flüssigkeitsdruck
wird dem Zylinder 210 über eine Bohrung 136 e zugeführt, die mit der
Kammer des Ventils 150 in Verbindung steht, das in der bereits beschriebenen
Weise gesteuert wird. Damit ist aber im allgemeinen der Druck im Zylinder 210 gleich
dem Einlaßdruck, wird jedoch durch die Betätigung des Ventils 150 in
Ab-
hängigkeit von einem Rutschsignal auf den Druck der Rücklaufleitung reduziert.
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Ein wesentliches Merkmal der Ausführungsform. besteht darin, daß die
Regelkammer 92 b vollständig von dem übrigen Teil des Flüssigkeitssystems
isoliert ist. In diesem Fall kann das Ventilbetätigungsglied 100
b die verschiedensten Regelvorgänge durch Modulierung oder Veränderung des Druckes,
wie bisher beschrieben wurde, durchführen. Dabei kann innerhalb der Kammer 92b jeder
beliebige Durchschnittswert oder Gleichgewichtswert des Flüssigkeitsdruckes herrschen.
Diese Kammer kann beispielsweise mit einem flüssigen Medium gefüllt und vollkommen
abgedichtet sein. Normalerweise wird es jedoch erwünscht sein, Mittel vorzusehen,
um Temperaturänderungen auszugleichen, um dadurch übermäßige Druckänderungen zu
vermeiden. Für die meisten Anwendungsgebiete kann dies beispielsweise dadurch erreicht
werden, daß man einen Strömungskanal vorsieht, der eine relativ geringe Flü§sigkeitsbewegung
zwischen der Kammer und einer Quelle gleichen Druckes ermöglicht. Beispielsweise
kann ein Durchlaß durch die Trennwand 178 a nach der Kammer 90 b vorgesehen
sein, die auf dem Druck der Rücklaufleitung liegt, wobei der Durchlaß durch eine
verengte Bohrung begrenzt ist, deren Ab-
messungen normalerweise im Vergleich
mit der Regelbohrung 140 a klein sind. Wie in F i g. 5 gezeigt, ist
eine Temperaturkompensationseinrichtung vorgesehen, die keine Verbindung mit anderen
Teilen der Vorrichtung erfordert. Zu diesem Zweck ist eine seitlich angebrachte
Leitung 212 vorhanden, die an der Seitenwand der Kammer 92 außerhalb des
Bereiches-
des Ventilbetätigungsglieds 100b -angeordnet ist und mit einer die Strömung
begrenzenden verengten Bohrung 213 versehen ist. Die Leitung 212 führt nach
einem Sammelbehälter 214 üblicher Bauart und ausreichender Größe, um alle möglicherweise
vorkommenden Volumänderungen der Flüssigkeit in der K2mmer92b aufzufangen. Die Bohrung
213 wird ausreichend eng gemacht, so daß die Flüssigkeitsströmung durch diese
Bohrung während der Druckmodulationswirkung der Vorrichtung zu klein ist, um den
Grad des Zusamrnendrückens der Regelfeder 112 merklich zu beeinträchtigen. Selbst
eine sehr kleine Bohrung kann eine ausreichende Strömung ergeben, um beispielsweise
eine sich durch Temperaturänderungen ergebende Ausdehnung der Flüssigkeit zu kompensieren.
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Ein Vorteil der Isolierung der Kammer 92 b vom übrigen Flüssigkeitssystem,
wie dies in F i g. 5 gezeigt ist, besteht darin, daß die als Betriebsmedium
für das Ventilbetätigungsglied 106b verwendete Flüssigkeit von der im übrigen
System verwendeten Flüssigkeit verschieden sein kann. Beispielsweise kann es in
Verbindung mit einem hydraulischen Bremssystem erwünscht sein, daß der Modulierkolben
in einem flüssigen Medium arbeitet, das andere Eigenschaften aufweist als die Druckflüssigkeit.
Insbesondere kann die Druckmodulation eines Kolbens gegebener Ab-
messung
mit einer gegebenen strömungsbegrenzenden Bohrung dadurch vergrößert werden, daß
eine Flüssigkeit mit größerer Viskosität verwendet wird.
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Außerdem kann die Ausführungsform nach F i g. 5
zur Erläuterung
der Brauchbarkeit der Vorrichtung zur Verbesserung der Arbeitsweise pneumatischer
Bremssysteme herangezogen werden, die im allgemeinen zur Betätigung der Bremsen
von Eisenbahnzügen, Kraftfahrzeugen und Flugzeugen verwendet werden. Die zuvor beschriebenen
Ausführungsformen sind für die Verwendung in Systemen, die pneumatische Medien,
wie z. B. Luft verwenden, nicht geeignet, da eine zufriedenstellende Arbeitsweise
des Ventilbetätigungsglieds erfordert, daß dieser in einem im wesentlichen inkompressiblen
Medium arbeitet. Mit der in F i g. 5 gezeigten Ausführungsform kann das Ventilbetätigungsglied
in einem inkompressiblen Medium, wie z. B. eine der bekannten Druckflüssigkeiten,
arbeiten, während das übrige System pneumatisch, z. B. durch Druckluft, betätigt
wird.
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So kann beispielsweise das in Fig. 1 gezeigte Regelsystem als
typisches pneumatisch arbeitendes Bremsregelsystem aufgefaßt werden. Das in F i
g. 1
dargestellte Modulierventil 60 kann dann die in F i
g. 5 gezeigte Bauart aufweisen, wobei die Rutsch-Regelventile 150
und 160 wie in F i g. 2 weggelassen sind. Außerdem kann die
Konstruktion nach F i g. 5
einschließlich der Ventile 150 und
160 wie in F i g. 3
sowohl die Moduliervorrichtung 60 als auch
die Rutsch-Regelvorrichtungen 54 und 55 der F i g. 1
darstellen. In
jedem Fall sind natürlich alle Rücklaufleitungen 34, 45, 56 und 64
nicht notwendig, da die Druckluft des Systems praktischerweise nach der Atmosphäre
abgelassen werden kann und die Pumpe 32 Luft aus derselben Quelle zur Abgabe
über die Druckleitung 36 komprimieren kann.
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Ein weiterer Vorteil der in F i g. 5 gezeigten Konstruktion
besteht darin, daß der relativ hohe Zuflußdruck in der Leitung- 62 nur dann
im Zylinder 210 verwendet Wird-, wenn die Rutschregelung in der gleichen Vorrichtung
kombiniert » untergebracht ist, um den- Kölben 120b anzuheben. Da die übrigen
Teile der Vorrichtung nur relativ niedrigen Drücken ausgesetzt sind, kann die gesamte
Konstruktion entsprechend leicht ausgeführt sein, wodurch beim fertigen Erzeugnis
an Gewicht eingespart wird und damit auch die Herstellkosten verringert werden.
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Während des Druckraoduliervorganges der Ventilvorrichtung der in F
i g. 5 gezeigten Ausführungsform wird das Regelbauteil 104 b, gesteuert
durch den Druck der DruckqueHe, in ähnlicher Weise bewegt, wie dies bereits im
Zusammenhang mit den anderen Ausführungsformen dargelegt wurde. Während einer
Zunahme des über die Leitung 136 an den Steuerzylinder -210 zugeführten Bremsmitteldrucks
kann beispielsweise das im wesentlichen vorhandene Gleichgewicht zwischen der FederkraftF
und dem auf das Regelbauteil an irgendeinem Punkt seiner Abwärtsbewegung- einwirkenden
Flüssigkeitskräften durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden: F #
a - P - A - D, (5)
wo der erste Ausdruck auf der
rechten Seite der Gleichung die nach unten gerichtete Kraft auf der -Oberseite
des Regelkolbens 98 b dargestellt, während der zweite Ausdruck auf der rechten
Seite der Gleichung die nach oben gerichtete Kraft darstellt, die durch den Druckunterschied
D hervorgerufen wird, der auf die Arbeitsflächen des Ventilbetätigungsgliedes
100 b einwirkt. Aus Gleichung (5) erhält man
Wenn. klein ist, dann unterscheiden sich die Gleichungen
(5) und (6) nicht wesentlich von den Gleichungen (1) bzw. (2).
In gleicher Weise können die in Verbindung mit der Aufwärtsbewegung des Regelbauteiles
besprochenen Gleichungen (4) und (4 a) auf die vorliegende Ausführungsform. angewandt
werden ' indem man den Ausdruck A + a durch A
ersetzt.
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F i g. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das wie F
i g. 5 für die Verwendung für hydraulisch und pneumatisch arbeitende Bremssysteme
geeignet ist. Die Teile in F i g. 6, die nicht besonders beschrieben sind,
sind so konstruiert und arbeiten in der gleichen Weise wie F i g. 5.
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Wie in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind auch hier Mittel
vorgesehen, um eine begrenzte Flüssigkeitsströmung von einer Seite des Ventilbetätigungsglieds
110 nach dessen anderer Seite durchzulassen. In der Konstruktion in F i
g. 6
sind zu diesem Zweck ganz allgemein mit 140c bezeichnete Mittel vorgesehen,
die einen Teil des Gehäuses bilden und den Strömungskanal 220 und das Ventil 222
umfassen. Dieses Ventil begrenzt die Strömung durch den Strömungskanal 220 und ist
von außerhalb des Gehäuses her durch eine Schraube 224 einstellbar_ Eine solche
leicht zugängliche Einstellung der Regelbohrung kann auch in den zuvor beschriebenen
Ausführungsformen vorgesehen sein und hat den Vorteil, daß die Druckmodulation der
Vorrichtung entsprechend den verschiedenen Betriebsbedingungen bequem veränderbar
ist.
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In F i g. 6 endet das Ventilbauteil 182 b, das im übrigen
sonst in allen Teilen dem Ventilbauteil 182a
in F i g. 5
entspricht,- oberhalb des Federtellers 180 b.
Die obere Fläche
231 dieses Bauteiles ist daher dem flüssigkeitsdruck in der Kanirn er
92 c unterhalb des Regelbauteiles 104c ausgesetzt. Die sich dadurch ergebende,
nach unten gerichtete Kraft ist gleich dem in der Kammer herrschenden Druck multipliziert
-mit der Arbeitsfläche des Ventübauteiles 182b an der Stelle, an der dieses
durch die Gehäusetrennwand 178b hindurchtritt. Dieser Abschnitt des Ventilbauteiles
182b wirkt daher als Kolben und ist mit dem Bezugszeichen 230 versehen.
Die auf der Arbeitsfläche231 des Kolbens230 angreifende Kraft wird unmittelbar an
den Ventilstößel 126 und nicht lediglich über eine Änderung in der Vorspannung
der Regelfeder 112 übertragen. Die Größe dieser Kraft läßt sich bei der Konstruktion
des Mechanismus durch geeignete Auswahl der effektiven Kolbenfläche innerhalb weiter
Grenzen ändern. In F i g. 6 ist diese Fläche etwas kleiner ausgeführt als
die Arbeitsfläche des Regelkolbens 98 c.
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F ig. 6 zeigt außerdem einen Sammel ebäl er, der hier allgemein
mit -dem Bezitigszeichen, 214 a versehen ist und teilweise dem in F i
g. 5 gezeigten Sammelbehälter 214 entspricht. Aus Raumersparnisgründen ist
der Sarnmel ebälter214a im Innem des Regelbautelles 104 c unter Verwendung
eines Raumes untergebracht, der bei der Ausführungsform nach F i g. 5 zum
Teil für den Zylinder 186 a verwendet wurde. In diesem Bauteil ist eine axiale
Kammer 233
gebildet, die durch eine Öffnung in der Unterfläche des
Kolbens 100c zugänglich ist. Ein Kolben 232
ist axial gleitbar in der Kammer
233 angeordnet und wird durch eine Feder 234 nach unten gedrückt. Die öffnung
der Kammer 233 ist durch ein Verschlußstück 236 nahezu vollständig
gegen die Flüssigkeitsströmung abgesperrt, welches dicht eingesetzt ist und das
eine sehr kleine Bohrung 238 aufweist. Diese Bohrung läßt für einen gegebenen
Druckunterschied eine beträchtliche kleinere Strömung durch als die Regelbohrung
am Ventil 222. Der oberhalb des Kolbens 232 liegende Abschnitt der
Kammer 233
ist mit Luft gefüllt und wird durch ein Entlüftungsventil
geeigneter _Art auf Atmosphärendruck gehalten. Wie dargestellt, ist ein Duirchlaß
240 durch die Seitenwand -der Kammer 233 gerade unterhalb der Dichtungsmittel
242 des Kolbens 98 c vorgesehen. Weiterhin ist ein Durchlaß nach der Außenhift
durch die Gehäusewand bei 244 gerad e oberhalb der unteren Abdichtung 246 vorgesehen.
Aus Raumersparnisgränden besteht die obere Abdichtung 242 aus einem O-Ring, der
am Umfang des Kolbens 98 c
eingesetzt ist, während die untere Abdichtung
246 aus einem in die Gehäusewand eingesetzten O-Ring besteht Der normale Zwischenraum
von einigen wenigen hundiertstel Millimeterii, der zwischen der Wand des Kolbens
98 c und dem Gehäuse und diesen O-Ringen besteht, läßt genügend Luft für
die vorliegenden Zwecke zwischen den Durchlässen 240 und 244 hindurch. Die
Kammer 92 c und außerdem- auch der unterhalb des Kolbens
232 liegende Teil der Kompensationskanimer 233 sind mit -:e-mem geeigneten
flüssigen Medium gefällt. Wenn sich diese Flüssigkeit ausdehnt, beispielsweise bei
zunehmender Temperatur, dann wird der Kompensationskolben 232 gegen die Kraft
der Feder 234 nach oben bewegt, so daß im Gleichgewichtszustand ein im wesentlichen
gleichförmiger Druck aufrechterhalten wird. Eine derartige B ewegung des Kolbens
dient auch der Kompensation von Änderungen im Gesamtvolumen der Kanimem92c und
93b auf beiden Seiten des Kolbens 100 c, die sich aus einer Axialbewegung
des Regelkolbens 98c und des Kolbens 230 ergeben. Man sieht, daß die Volumenänderung
auf Grund der Bewegung des Kolbens 230 klein ist, da dieser nur einen kurzen
Weg ausführt. Die Volumänderung der Kammer 92c auf Grund der Bewegung des
Regelkolbens 98 c hat zwar einen beträchtlichen Wert, ist jedoch viel kleiner
als die diese Bewegung begleitende Flüssigkeitsströmung durch die verengte Bohrung,
d. h. Drosselstelle 140 c.
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In der Ausführungsform nach F i g. 6 ist die Unterfläche des
Regelkolbens 98 c dem Flüssigkeitsdruck in der Kammer 92 c
ausgesetzt, dessen Änderung im wesentlichen der Druckdifferenz oder dem Druckunterschied
D entspricht. Somit entspricht also das Gleichgewicht der Kräfte für F i
g. 6 den Gleichungen (1) und (2) und nicht den Gleichungen
(5)
und (6).
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Der in der Kammer 92 c herrschende Druck wirkt auch auf den
Kolben 230 ein, der ein Teil des Ventilbauteiles 182b bildet. Der
konstante Anteil dieser Kraft, der im wesentlichen der konstanten Spannung der Kompensationsfeder
234 entspricht, hat einen Einfluß auf die Arbeitsweise des Ventils, der im wesentlichen
einer Erhöhung der Vorspannung der Hauptregelfeder äquivalent ist. Diese Wirkung
kann leicht bei der Konstruktion der Vorrichtung in Rechnung gestellt werden.
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Der veränderliche Anteil des auf den Kolben 230
einwirkenden
Druckes entspricht, insbesondere bei der Abwärtsbewegung des Regelbauteiles 104
dem Druckunterschied D. Die resultierende, auf den Kolben 230 einwirkende
Kraft wird unmittelbar an den Ventilstößel 126 übertragen und wirkt somit
unmittelbar auf den Ventilkörper 80 ein und erhöht damit den Flüssigkeitsdruck,
der über das Druckregelventil 73 nach der Bremse übertragen wird. Das sofortige
Ansprechen des Kolbens 230 unterscheidet sich damit eindeutig von der bereits
beschriebenen Wirkungsweise der verschiedenen, auf das Regelbauteil 104c einwirkenden
Kräfte, das den tatsächlichen Bremsdruck nur über die Bewegung der Regelfeder 112
beeinflussen kand Die auf den Kolben 230 einwirkende Kraft wirkt andererseits
parallel zu der durch das untere Ende der Feder 112 ausgeübten Kraft und ist wirkungsmäßig
einer Änderung der Vorspannung dieser Feder äquivalent. Diese effektive Änderung
der Federvorspannung tritt jedoch ohne -Änderung der tatsächlichen Federspannung
auf.
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Im allgemeinen hat die beschriebene, auf den Kolben 230 einwirkende
Kraft die Wirkung, daß während des Anlegens des Breinsdruckes der tatsächlich angelegte
Bremsdruck um einen bestimmten kleinen Betrag erhöht wird. Dieser Betrag ist unmittelbar
und direkt proportional dem Differenzdruck D, der als Maß dafür angesehen
werden kann, wie stark das Ventilbetätigungsglied 100 c ein Nacheilen
des Bremsdruckes hinter dem durch den Piloten nach der Zuflußleitung 62 angelegten
Druck bewirkt.
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Wenn somit der durch den Piloten angelegte Driuck rasch zunimmt, hat
die beschriebene, auf den Kolben 230 einwirkende Kraft die Wirkung, daß der
tatsächlich angelegte Bremsdruck dieser Erhöhung genauer folgt, als es sonst der
Fall wäre. Diese Wirkung ändert jedoch nichts an der Bewegung des
Regelbauteiles
104 c und unterscheidet sich dadurch eindeutig von jeder konstruktiven Änderung,
die bewirken würde, daß diese Bewegung rascher vor sich geht.
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Die beschriebene Arbeitsweise ist insbesondere während des ersten
Anlegens der Bremsen zu erkennen. In den vorher beschriebenen Ausführungsformen
wird der ansteigende Druck von der Zuflußleitung sofort der Bremse zugeführt, jedoch
nur bis zu einem Wert, der der Vorspannung der Feder 112 entspricht. Oberhalb dieses
Wertes nimmt der Bremsdruck nur in dem Maße zu, wie das Regelbauteil sich nach unten
bewegt und die Federspannung erhöht. In dieser Ausführung dagegen wird der zunehmende
Druck der Zuflußleitung unmittelbar der Bremse bis zu einem Wert zugeführt, der
der Vorspannung der Feder 112 plus einem vorbestimmten Anteil des über diesen Vorspannungswert
hinausgehenden angelegten Druckes entspricht. Während eines normalen Anlegens der
Bremsen ist dieser Drucktiberschuß nur sehr klein, und die beschriebene Wirkung
verursacht praktisch nur eine geringfügige Änderung im Bremsvorgang. Wenn
jedoch der Pilot plötzlich vollen Bremsdruck anlegt, beispielsweise in einem Notfall,
dann kann die beschriebene Wirkung des Differenzdruckes auf den Kolben
230 das Anlegen des Bremsdruckes an die Bremse merklich beschleunigen. Die
Größe dieser Wirkung kann leicht bei der Konstruktion der Vorrichtung durch geeignete
Auswahl der Größe der Arbeitsfläche des Kolbens 230 bestimmt werden.