DE2825847A1

DE2825847A1 - Hydraulische anhaengerbremsanlage fuer nutzfahrzeuge

Info

Publication number: DE2825847A1
Application number: DE19782825847
Authority: DE
Inventors: Ludwig Dipl Ing Muncke
Original assignee: Fritzmeier AG
Current assignee: Fritzmeier AG
Priority date: 1978-06-13
Filing date: 1978-06-13
Publication date: 1979-12-20
Also published as: FR2428552A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Anhängerbremsanlage für Nutzfahrzeuge gemäß Gattunasbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntlich verändert sich das Bremsverhalten eines Anhängers in Abhängigkeit von seinem Ladezustand. Da die Bremsen in der Regel für den vollbeladenen Zustand ausgelegt sind, um sicheres Bremsen in einer Gefahrensituation gewährleisten zu können, besteht die Gefahr, daß bei leerem Anhänger die Bremswirkung zu groß ist, so daß die Räder blockieren und unter Umständen der Anhänger zu schleudern beginnt. Es bleibt daher in der Verantwortung des Fahrers, den Bremsvorgang vorsichtig einzuleiten, was jedoch in Notsituationen nicht immer gewährleistet werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anhängerbremsanlage zu schaffen, mit der ein sicheres Bremsen des Anhängers

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unter Spurhaltung sowohl im belasteten als auch unbelasteten Zustand möglich ist.

Diese Aufgabe ist durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung kann auf einfache Weise von Hand die Bremsanlage auf den jeweiligen Ladezustand des Anhängers eingestellt werden, was sich mit einem einfachen Handgriff bewerkstelligen läßt.Grundsätzlich läßt sich ein solche Stelleinrichtung auf verschiedene Art verwirklichen, je nach dem welchen der für das Bremsmoment maßgeblichen Parameter beeinflußt werden soll.

Für den Einbau in bestehende Systeme eignet sich vor allem eine Stelleinrichtung, die in Form eines Druckproportionalventils gemäß Patentanspruch 2 in die Bremsleitung eingeschaltet wird, so daß durch Begrenzung des Drucks das'Bremsmoment beeinflußt werden kann.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß gemäß Patentanspruch 7 der wirksame Hebelarm verändert wird, mit dem der Bremszylinder am Bremsgestänge wirksam wird. Auch eine solche Stelleinrichtung läßt sich ohne Schwierigkeit bei bestehenden Systemen nachträglich vorsehen, da ohnehin in aller Regel der Bremszylinder über einen Hebelarm wirksam wird.

Schließlich besteht noch die Möglichkeit über den Bremszylinder selbst eine Anpassung vorzunehmen, indem man diesen gemäß Patentanspruch 9 mit einem doppelt wirkenden Kolben versieht und dafür Sorge trägt, daß dieser entweder nur auf einer oder auf beiden Seiten beaufschlagt wird, so daß die wirksame Kolbenfläche verändert wird.

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Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Patentansprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Anhängerbremsanlage,

in der eine erfindungsgemäße Stelleinrichtung für die Anpassung des Bremsmoments an den Ladezustand des Anhängers möglich ist.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung in einer Schnittdarstellung;

Fig. 3 zeigt die Stelleinrichtung nach Fig. 2 in symbolischer Darstellung;

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungs gemäß en Stelleinrichtung in Seitenansicht und teilweise geschnitten;

Fig. 5 zeigt die Stelleinrichtung nach Fig. 4 in Draufsicht und teilweise geschnitten;

Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stelleinrichtung in Schnittdarstellung;

Fig. 7 ist eine symbolische Darstellung der Stelleinrichtung nach Fig. 6;

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Fig. 8 zeigt eine Abwandlung der Stelleinrichtung nach Fig. 6 in einer dieser entsprechenden Darstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Bremsanlage umfaßt einen Speicher 1 für ein unter Druck stehendes Hydraulikmedium sowie eine auf beliebige Weise angetriebene Gleichdruckpumpe 2, die aus einem Rücklaufbehälter 3 den Speicher 1 sowie eine Zulaufleitung 4 mit Hydraulikmedium speist, wobei die Zulaufleitung 4 auch in Verbindung mit dem Speicher 1 steht, so daß auf der Zulaufleitung ständig Hydraulikmedium unter konstantem Druck verfügbar ist. Der Ablauf des Hydraulikmediums wird von einem Wegeventil 5 gesteuert, das drei Stellungen A, B und C hat. In der Stellung A ist die Zulaufleitung gesperrt und ist eine Ablaufleitung 6 des Wegeventils 5 mit einer zum Rücklaufbehälter 3 führenden Rücklaufleitung 7 verbunden. In der Stellung B des Wegeventils 5 sind die Zulaufleitung 4, die Ablaufleitung 6 und die Rücklaufleitung gesperrt. In der Stellung C des Wegeventils 5 ist die Rücklaufleitung 7 gesperrt, während die Zulaufleitung 4 und die Ablaufleitung 6 miteinander in Verbindung stehen. Die Ablaufleitung 6 führt zu einer Hydraulikkupplung 8 zwischen Zugmaschine und Anhänger, an die anhängerseitig eine Bremsleitung 9 angeschlossen ist, die zu zumindest einem Bremszylinder 10 des Anhängers führt.

An einem Bremspedal 11 der Zugmaschine befindet sich ein Druckgeber 12, in dem bei Betätigung des Bremspedals Druck aufgebaut wird, wobei die Beziehung zwischen Druckhöhe im Druckgeber 12 und Pedalkraft mittels einer Stellschraube 13 einstellbar ist. 14 ist die Fußpedale, über die auf den Druckgeber eingewirkt wird. Der Druckgeber 12 ist über eine Steuerleitung 15 mit dem Wegeventil 5 verbunden, das je nach Druckhöhe in der Steuerleitung 15 eine der drei Stellungen A, B oder C einnimmt.

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Der Bremszylinder 1O des Anhängers besitzt einen Kolben 17, der über einen Hebel das Bremsgestänge 18 der Anhängerbremsen 19 betätigt. In die Bremsanlage kann erfindungsgemäß eine Stelleinrichtung eingegliedert werden, mit der das Bremsmoment an den Ladezustand des Anhängers angepaßt werden kann. Im folgenden werden drei Ausführungsformen einer solchen Stelleinrichtung beschrieben, deren Lage je nach Ausführungsform sich an einer bestimmten Stelle im System befindet. Nimmt man vereinfacht an, daß das wirksame Bremsmoment M proportional dem Hydraulikdruck P in der Brems-

2 leitung 9, der wirksamen beaufschlagten Fläche ^ des Bremszylinders 17 und dem Hebelarm 1 ist, mit dem der Bremszylinder am Bremsgestänge 18 angreift, also

M<~P χ d² χ 1

so ergibt sich die Anordnung der Stelleinrichtung gemäß den gestrichelt dargestellten 20 bzw. 21 bzw. 22.

Im Falle der Stelleinrichtung 20 handelt es sich um ein Druckproportionalventil gemäß Fig. 2 und 3. Dieses Druckproportionalventil ist in die Bremsleitung 9 eingeschaltet, die über den Eintritt 23 in das Ventilgehäuse 24 mündet und dieses über den Austritt 25 verläßt, wie durch die Pfeile 26 bzw. angedeutet ist, die für einen Bremsvorgang die Durchflußrichtung des Hydraulikmediums angeben.

Das Druckproportionalventil besitzt eine Hauptkammer 28, in die in axialem Abstand der Eintritt 23 über die Eintrittsöffnung 29 und der Austritt 25 über die Austrittsöffnung 30 münden und in der sich ein doppel-T-förmiger Schieber 31 befindet, über dessen zwischen seinen Schultern 32 und 33 befindliche Ringnut 34 eine Durchflußverbindung zwischen dem Eintritt 23 und dem Austritt 25 herstellbar ist. Vorder- und Rückseite 35. bzw. 36 des Schiebers sind durch eine Zentralbohrung 37 miteinander verbunden. Der Schieber 31 ist mit

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Hilfe einer schwachen Druckfeder 38 in der Zeichnung nach rechts gegen einen pilzförmigen Stufenkolben 39 vorgespannt, dessen Vorderseite am Schieber 31 anliegt und dessen Kopf 4 0 im Gehäuse 24 dichtend geführt ist und auf seiner Rückseite eine Nebenkammer 41 begrenzt und in dieser durch eine Stufe 42 in seinem Durchmesser d₁ auf einen Schaft 43 mit einem geringeren Durchmesser d₂ vermindert ist. Der Schaft 43 grenzt die Nebenkammer 4i dichtend gegen eine Hilfskammer 44 ab und ist wie der Kolbenkopf 40 durch Ringschultern 45 bzw. 46 im Gehäuse 24 axial geführt. Innerhalb der Gehäusewandung zweigt von dem Eintritt 23 ein Kanal 47 ab, der über einen Kanal 48 stets mit der Hilfskammer 44 und über einen Nebenkanal 4 9 wahlweise auch mit der Nebenkammer 41 verbunden ist. Der Nebenkanal 49 kann mit Hilfe eines von Hand betätigbaren Kegelventils 50 gesperrt werden. In der Wandung des Ventilgehäuses 24 befindet sich zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung 29 bzw. 30 ein zur Hauptkammer offener Ringkanal 51, der über einen Verbindungskanal 52 an den Austritt 25 und über ein Rückschlagventil 53 an den Eintritt 23 angeschlossen ist.

Die Wirkungsweise dieser Stelleinrichtung ist wie folgt. Es sei angenommen, daß das Kegelventil 50 geschlossen ist. Wird das Bremspedal niedergetreten und dadurch das Bremsventil 5 in die Stellung C gebracht, fließt Hydraulikmedium aus dem Speicher 1 über das Bremsventil 5 und die Ablaufleitung 6 und gelangt von dort über die Hydraulikkupplung 8 in die Bremsleitung 9. Dadurch gelangt Hydraulikmedium sowohl in die Ringnut 34 - hier übt sie keine Wirkung aus, da der Schieber innerhalb der Nut nach beiden Seiten in gleicher Weise beaufschlagt wird - als auch in die Hilfskammer 44, wodurch der Kolbenschaft 43 mit dem Durchmesser d~ beaufschlagt und nach links in der Figur verschoben wird.

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Dabei verschiebt der Kolben 39 den Schieber 31, der den Ringkanal 51 aufsteuert und dadurch die Ringnut 34 mit dem Verbindungskanal 52 und dem Austritt 25 zum Bremszylinder verbindet, so daß Letzterer beaufschlagt wird und die Bremsen betätigt werden. Gleichzeitig gelangt das Hydraulikmedium über die Austrittsöffnung 30 in die Hauptkammer 28 auf die Vorderseite 35 des Schiebers 31 und über dessen Zentralbohrung 37 auch zu dessen Rückseite, so daß nunmehr der Kolben 39 an seinem Kopf 40 auf der ganzen Vorderseite beaufschlagt wird. Da der Kolbenkopf eine wesentlich größere Querschnittsfläche als der Schaft 43 hat, wird der Kolben sofort wieder in seine Ausgangsstellung zurückgedrückt, wobei der Schieber unter der Wirkung der Druckfeder folgt und den Ringkanal sperrt, so daß der Bremszylinder für weitere Zufuhr von Hydraulikmedium gesperrt wird. Wird das Bremspedal entlastet und dadurch das Bremsventil in die Stellung A rückgeführt, ist die Bremsleitung 9 an den Rücklaufbehälter 3 angeschlossen, so daß das Hydraulikmedium entspannt wird und die zum Bremszylinder verdrängte Flüssigkeit unter Entlasten der Bremsen über den Verbindungskanal 52 und das Rückschlagventil 53 abfließen kann.

Ist das Kegelventil 50 geöffnet, vollzieht sich im wesentlichen der gleiche Vorgang, wobei lediglich der Kolben nicht nur in der Hilfskammer 44 sondern außerdem in der Nebenkammer 41 an der Stufe 42 beaufschlagt wird. Hierdurch erfolgt eine langsamere Verschiebung des Kolbens nach links unter öffnen des Ringkanals 51, und eine langsame Rückführung des Kolbens, da dieser nunmehr nach beiden Richtungen auf der gleichen Gesamtfläche beaufschlagt ist, nämlich in der Hauptkammer auf der ganzen Stirnfläche und auf der Rückseite auf dem Schaft und der Schulter, deren Gesamtfläche gleich derjenigen des Kopfes ist. Die Rückführung des Kolbens erfolgt hier unter der Wirkung der Druckfeder 39. Durch

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die langsamere Rückführung des Kolbens ist der Ringkanal länger offen und der Bremszylinder länger beaufschlagbar, so daß ein größeres Bremsmoment erzielbar ist als im Falle des geschlossenen Kegelventils 50. Werden die beiden Durch-

messer d.. und d~ so gewählt, daß ihr Verhältnis d» unge-

fähr dem Gewicht des vollen Anhängers zum Gewicht des leeren Anhängers entspricht, kann für beide Fälle ein optimales Bremsmoment erhalten werden. Bei dieser Lösung wird die Bremszeit und der Bremsdruck im Verhältnis der wirksamen Kolbenflächen verändert.

In Fig. 4 und 5 ist eine weitere Stelleinrichtung gezeigt, die in Fig. 1 durch den Block 22 symbolisiert ist. Der Bremszylinder 16 greift mit seiner Kolbenstange 52 über einen Hebel 53 am Bremsgestänge 18 an. Der Angriffspunkt der Kolbenstange 52 am Hebel 53 kann verstellt werden. Hierzu ist das Ende der Kolbenstange gegabelt und nimmt den Hebel 53 in dem hierdurch gebildeten Schlitz 54 auf. Der Hebel 53 besitzt eine Reihe von im Abstand stehenden Rasterungen 55 für den Durchtritt eines am Kolbenstangenende gehaltenen Verriegelungsstifts 56, der mittels einer Feder 57 in seine Sperrstellung vorgespannt ist und gegen die Spannung dieser Feder herausziehbar ist, die sich einerseits am Verriegelungsstift und andererseits an einer ihn umgreifenden Hülse 58 abstützt. Das den Hebel 53 abgewandte Ende des BremsZylinders ist bei 59 am Fahrzeug 60 schwenkbar gehalten. Je nach der Stützlänge I₁, I₂ der Kolbenstange 52 am Hebel 53 verändert sich das wirksame Bremsmoment, wenn der Bremszylinder beim Druck auf das Bremspedal 11 in Richtung P beaufschlagt wird, wobei I₁ und Ip entsprechend dem Ladezustand des Anhängers gewählt werden.

Im Falle der Ausführungsform nach Fig. 6 und 7 ist entsprechend dem Block 21 in Fig. 1 die Erfindung am Bremszylinder 16 selbst verwirklicht. Und zwar ist die Rückseite

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des Kolbens 17 über eine Nebenleitung 62 entweder an die Bremsleitung 9 oder an einen Zwischenspeicher 63 angeschlossen, also stets mit Hydraulikmedium gefüllt. Ein Drehschieber 64 erlaubt die Umstellung. Im dargestellten Fall ist die Nebenleitung mit dem Zwischenspeicher verbunden, der einen unter der Spannung einer Feder 66 stehenden Kolben 65 besitzt, dessen Rückseite belüftet sein kann. Das Verhältnis des Kolbendurchmessers d.. zum Kolbenstangendurchmesser d beim Bremszylinder wird wieder wie im Falle der Ausführungsform nach Fig. 2 gewählt. - Wird zum Bremsen der Kolben auf seiner Vorderseite 67 beaufschlagt, wird das auf seiner Rückseite befindliche Hydraulikmedium in den Zwischenspeicher verdrängt - praktisch widerstandslos -, wenn die Feder 66 entsprechend ausgelegt ist, so daß ein schnelles Verdrängen des Kolbens 17 des Bremszylinders möglich ist. Wird der Drehschieber 66 umgeschaltet, also die Nebenleitung ausschließlich mit der Bremsleitung 9 verbunden, baut sich auf der Rückseite 61 des Kolbens 17 ein Gegendruck auf, so daß nur noch die Differenzfläche von Kolben und Kolbenstange wirksam ist und die erzielbare Bremskraft entsprechend verringert ist. - Fig. 7 verdeutlicht symbolisch die Stelleinrichtung nach Fig. 5 und 6, wobei die in Fig. 6 dargestellte Stellung des Drehschiebers wiedergegeben ist.

Fig. 8 zeigt eine Abwandlung der Stelleinrichtung nach Fig. 6 und 7. Im vorliegenden Fall befindet sich am Boden des Zwischenspeichers 63 ein in Schließstellung vorgespanntes Rückschlagventil 68, daß mit einem Stempel 69 den Boden 70 des Zwischenspeichers durchragt und über den Stempel vom Kolben 65 in die Offenstellung gedrückt werden kann. Das Rückschlagventil 68 befindet sich in einem Ventilgehäuse 71, daß über eine Stichleitung 72 an einen Drehschieber 73 angeschlossen ist. An den Drehschieber ist ferner die Bremsleitung 9 über die Abzweigung 74, außerdem die Nebenleitung 62 und schließlich der Zwischenspeicher über die Leitung 75 angeschlossen. Der Drehschieber 73 kann

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in seiner einen Stellung d.den Zwischenspeicher 63 mit der Stichleitung 72 und die Nebenleitung 62 mit der Abzweigung 74 verbinden. In diesem Fall ist der Zwischenspeicher 63 von der Rückseite 61 des Kolbens 17 des Bremszylinders 16 getrennt und an die Bremsleitung 9 angeschlossen, so daß die effektive Bremskraft durch die Differenzfläche zwischen Kolben 17 und Kolbenstange 52 des Bremszylinders 16 bestimmt ist.

In der anderen Stellung d₂des Drehschiebers 73 ist die Nebenleitung 62 mit der Leitung 75 und die Abzweigung 74 mit der Stichleitung 72 verbunden, so daß beim Bremsvorgang Hydraulikmedium aus dem Bremszylinder und unmittelbar aus der Bremsleitung 9 in den Zwischenspeicher gedrückt wird, dessen Kolben dadurch besonders schnell verdrängt wird, bis das Rückschlagventil 68 schließt. Dann wird nur noch aus dem Bremszylinder 16 Hydraulikmedium in den Zwischenbehälter gedrückt. Im vorliegenden Fall spricht die Bremse besonders schnell an.

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Claims

T n„ .If. Patentanwälte:

IEDTKE - DÜHLING "ilVlNNE ::.. . _--_. Dipl.-Ing. H. Tiedtke

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RUPE - Γ ELLMANN " Dipl.-Ing. R. Kinne

2 8 7 5 8 L 7 Dipl.-Ing. R Grupe

* * ^ ^f Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 2024< 8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent Münchi

13. Juni 1978

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Patentansprüche

1j Hydraulische Anhängerbremsanlage für Nutzfahrzeuge/ dessen Bremszylinder über ein vom Nutzfahrzeug aus betätigbares Bremsventil durch einen der Anhängerbremsanlage zugeordneten Gleichdruckkreis beaufschlagbar ist/ dadurch gekennzeichnet, daß das an den Bremsen (19) angreifende Bremsmoment (M) in Abhängigkeit vom Anhängergewicht mittels einer Stelleinrichtung (20;21,22) proportional vom Bremspedaldruck des Nutzfahrzeugs einstellbar ist.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die zum Bremszylinder (16) führende Bremsleitung (9) ein von Hand einstellbares Druckproportionalventil als Stelleinrichtung (20) eingeschaltet ist.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsleitung (9) durch einen vom Druckmedium unbeeinflußten Schieber (31) sperr- und freigebbar ist, der mit Hilfe einer Rückholfeder (39) am Kopf (40) eines pilzförmigen Stufenkolbens (39) anliegt, dessen Stufe (42) auf der dem Schieber abgewandten Rückseite in einer Nebenkammer (41) und dessen Kolbenschaft (42) in einer hiervon getrennten Hilfskammer (44) liegt, wobei die Hilfskammer ständig und die Nebenkammer wahlweise an die Bremsleitung (9) und die dem Schieber (31) zugewandte Kolbenvorderseite (56) ständig an dem Bremszylinder angeschlossen ist.

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4. Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenkammer (41) über ein von Hand einstellbares Kegelventil (55) an die Bremsleitung (9) anschließbar ist.
5. Anlage nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremszylinder (16) über ein Rücklauf-Rüsckschlagventxl (53) an die Druckleitung (9) angeschlossen ist.
6. Anlage mindestens nach Anspruch 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Querschnittsverhältnis von Kolbenkopf (40) und Kolbenschaft (42) proportional dem Verhältnis aus belastetem und unbelastetem Anhänger ist.
7. Anlage nach Anspruch 1, bei der der Bremszylinder über einen Hebel auf das Bremsgestänge wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der wirksame Hebelarm (I₁, 1~) mit Hilfe einer Stelleinrichtung (22) veränderbar ist.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (53)mit einer Reihe von Rasterungen (55) versehen ist, in die das Anschlußende des Bremszylinders (16) wahlweise einrastbar ist.
9. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremszylinder (16) mit einem doppelt wirkendem Kolben (17) versehen ist und die KolbenvorderSeite (61) des Bremszylinders (16) wahlweise an die Bremsleitung (9) oder einen Zwischenspeicher (63) anschließbar ist.
10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Arbeitsflächen von Kolbenstange (52) und Kolben (17) des Bremszylinders (16) dem Verhältnis aus belastetem zum unbelastetem Anhänger entspricht.

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11. Anlage nach Anspruch 9 oder 3 0, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher (63) gegen elastischen Widerstand (Feder 66) mit dem verdrängten Volumen (61) des Bremszylinders füllbar ist.
12. Anlage mindestens nach Anspruch 9 bis 11,dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher (63) ein Zylinder mit einem gegen Federwiderstand verdrängbaren Kolben (65) ist, mit dem bei leerem Zwischenspeicher ein am Speicherboden (70) befindliches Ventil (68) in Offenstellung gehalten ist, das bei Anschluß des Zwischenspeichers an das verdrängbare Volumen (61) des Bremsventils (16) kurzzeitig auch eine Verbindung des Zwischenspeichers mit der Bremsleitung (9) aufrechterhält.

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