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Bremse für sehnellfahrende Fahrzeuge mit einem pneumatischen Steuerventil und elektrisch gesteuertem Zusatzsteuerventil für die Zusatzbremse.
Die Erfindung betrifft eine Luftbremse für sehnellfahrende Fahrzeuge, bei der das auf die Räder wirkende bremsende Moment während des gesamten Bremsvorganges dem mit Rücksicht auf das reine
Rollen der Räder noch. zulässige maximale Bremsmoment möglichst gleich gehalten wird.
Es sind Bremsen dieser Art bekannt geworden, bei denen das mit der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit stark veränderliche Bremsmoment der gebräuchlichen selbsttätigen Hauptbremse durch eine zusätzliche, vom jeweiligen Reibungskoeffizienten zwischen Bremsklotz und Radreifen abhängige mechanische Einrichtung in dem eingangs erwähnten Sinne beeinflusst wird. Doch wirken diese Einrichtungen nur in grober Annäherung an das erstrebte Ziel, sind von der Genauigkeit von Federn abhängig und bedingen auch ein besonderes Gestänge, das den Tangentialzug der Bremsklötze über einen Federtopf auf ein Steuerventil überträgt und unbequem und nicht überall leicht einzubauen ist.
Ferner kennt man Solenoidbremsen mit einem Brems-und Losesolenoid, bei denen der Solenoidkern als Kolben eines von einem elektro-pneumatischen Bremsventil gespeisten Bremszylinders ausgebildet ist. Das auf elektropneumatischem Wege erzeugte Bremsmoment kann durch die Wirkung des Bremssolenoides in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit ergänzt werden, da der Erregungsstrom des Bremssolenoides von den beim Bremsen als Generator wirkenden Fahrmotoren geliefert wird.
Das Lösen der Bremse erfolgt auf rein elektrischem Wege. Bremsen dieser Bauart haben den Nachteil, dass ein Zusammenarbeiten mit den gebräuchlichen selbsttätigen Druckluftbremsen ausgeschlossen ist und überdies mehrfache elektrische Leitungen für das Brems-und Losesolenoid sowie für das elektropneumatische Bremsventil durch den ganzen Zug durchlaufen müssen. Die Solenoid-Bremszylinder werden naturgemäss kompliziert und schwer, namentlich für die schweren neuzeitlichen Fahrzeuge.
Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine elektrische Zusatzbremse zu schaffen, die im Vereine mit einer der gebräuchlichen Luftbremsen und ohne die Notwendigkeit besonderer elektrischer Leitungen eine von der Fahrgeschwindigkeit abhängige zusätzliche Abbremsung erlaubt.
Bei der Bremse nach der Erfindung wird das an sich variable Bremsmoment der gebräuchlichen selbsttätigen Bremse durch eine zusätzlich wirkende, elektrisch gesteuerte Luftbremseinrichtung in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit derart ergänzt, dass die Summe aus dem jeweiligen Bremsmoment der automatischen Bremse und dem von der Fahrgeschwindigkeit abhängigen Bremsmoment der Zusatzbremse immer ungefähr dem durch das reine Rollen der Räder bedingten maximal zulässigen Bremsmoment entspricht.
Die Fig. 1 zeigt den Zusammenhang der bremsenden Kräfte bei einer derartigen Bremse, während die Fig. 2,3 und 4 beispielsweise Ausführungen des Erfindungsgedankens wiedergeben.
Die Schaulinie Mi der Fig. 1 stellt das bremsende Moment der Hauptbremse in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit dar, wie es sich zufolge des mit der Fahrgeschwindigkeit wechselnden Reibungswertes zwischen Bremsklotz und Rad ergibt. Die Linie Mo bedeutet das durch die Forderung reinen Rollens der Räder gegebene maximale Bremsmoment, während die schraffierte Fläche zwischen den beiden genannten Linien den Unterschied zwischen der durch das Moment M theoretisch möglichen optimalen Bremswirkung und der durch die Hauptbremse erreichbaren Bremswirkung kennzeichnet. Wenn man diese Fläche durch ein zusätzliches Moment ausfüllt oder wenigstens verkleinert, so wird man sich den günstigsten Abbremsverhältnissen und daher auch den kürzesten Bremsweg nähern.
Dieses zusätzliche Moment müsste theoretisch die Form eines Spiegelbildes der Linie Mi bezüglich der Linie Mo haben, wie die Linie Ma angedeutet und lässt sich z. B, aus der Zugkraft eines
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Solenoides ableiten, das von einer von den Achsen des Fahrzeuges angetriebenen Dynamo mit Strom versorgt wird. Durch den Verlauf des notwendigen Zusatzmomentes ist daher auch der Verlauf des Solenoid- stromesbeiverschiedenenFahrgesehwindigkeitenbestimmtundkann durchgeeignete Wahl des Sättigungsgrades des Solenoides und der Erregungsverhältnisse der Dynamo nach Bedarf auch erreicht werden.
Diese Erkenntnis lässt es daher erfindungsgemäss auch zweckmässig erscheinen, den Verlauf der Zusatzbremsmomentkurve so zu wählen, dass diese erst bei einer gewissen Fahrgeschwindigkeit beginnt, was einerseits durch entsprechende Sättigung des magnetischen Feldes, anderseits durch die Errregungsverhältnisse der Dynamo geregelt werden kann.
In der Fig. 2 sind die einzelnen Teile einer Bremse nach der Erfindung dargestellt, die Fig. 3 und 4 zeigen besondere AusfÜhrungsformen des Steuerventiles.
In der Fig. 2 ist D eine von den Achsen des Fahrzeuges angetriebene Dynamo, deren Erregung z. B. durch einen Kontakt K eingeleitet und durch einen Regelwiderstand W verändert werden kann.
St ist ein elektropneumatisches Steuerventil bekannter Bauart, B ein Luftbehälter, als welcher z. B. auch der Hauptbehälter oder der Hilfsluftbehälter der Hauptbremse dienen kann. Z ist ein Zusatzbremszylinder. Die Teile der Hauptbremse, als welche irgendeines der bekannten Systeme verwendet werden kann, sind von bekannter Bauart und daher der Übersichtlichkeit halber nicht gezeichnet.
Die Dynamo kann je nach Bedarf mit Fremd-oder Eigenerregung ausgeführt sein, um die gewünsche Form der Zugkraftcharakteristik des Solenoides zu erreichen. Im äusseren Stromkreis der Dynamo liegt das Solenoid 1, in dessen magnetischem Feld ein Eisenkern 2 längsverschieblich angeordnet ist. Als magnetischer Schluss dient das Gehäuse des Steuerventiles St. Im oberen Teile des Steuerventiles ist ein Kolben 3 verschieblich angebracht, der durch eine Feder 5 gegen den Eisenkern 2 gedruckt wird. Dieser Kolben steht auf seiner Unterseite über die Bohrung o mit der freien Luft, auf seiner oberen Seite mit dem Bremszylinder Z in freier Verbindung.
Ein Doppelventil 6,7 beherrscht in bekannter Weise einerseits die Verbindung des Behälters B mit dem Raum oberhalb des Kolbens 3, anderseits eine Bohrung 4, die den Bremszylinder mit der freien Luft verbindet.
Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 2 ist folgende. Die Dynamo D wird ständig mit
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sprechend Wahl der bpannungs-und Sättigungscharakteristiken Schwierigkeiten bereiten könnte, ist in der Fig. 3 eine Einrichtung beschrieben, durch welche der Beginn der Zusatzbremsmomentkurve auf einfache Weise einer beliebigen Fahrgeschwindigkeit zugeordnet werden kann.
Zu diesem Zwecke wird der Stromkreis des Solenoides 1 durch ein Spannungsrelais R überwacht, derart, dass das Solenoid 1 erst bei einer gewissen Klemmenspannung der Dynamo n bzw. bei einer gewissen Fahrgeschwindigkeit unter Strom gesetzt wird. Solange die Fahrgeschwindigkeit und damit auch die Klemmenspannung der Dynamo eine gewisse Grösse nicht überschreitet, befinden sich die Teile des Relais in der gezeichneten Lage und der Stromkreis des Solenoides ist unterbrochen. Steigt die
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aus einer Feder 16 und einem festen Kontakt 17 gebildete Schalter geschlossen und dadurch das Solenoid 1 unter Strom gesetzt wird. Nunmehr entwickelt sich im Bremszylinder ein der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit entsprechender Bremsdruck.
Bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit im Verlaufe einer Bremsung wird sinngemäss die Wirkung der Zusatzbremse in dem Augenblick unterbrochen, in dem sich der Schalter öffnet.
Dem gleichen Zwecke dient auch die Einrichtung nach Fig. 4, nur ist der Beginn der Bremsmomentkurve nicht beliebig verstellbar wie bei der Einrichtung nach Fig. 3. Das Ventil St ist ähnlich gebaut wie die Einrichtung nach Fig. 2 und 3, doch bewegt sich der Kolben 3 nicht im Gehäuse sondern in dem zylinderartig ausgebildeten oberen Teil des Hilfskolbens 9, der sich unter der abwärts gerichteten Wirkung der Feder 5 mit seinem unteren Ende gegen den Solenoidkern 2 legt. In der zentralen Bohrung des Hilfskolbens 9 ist eine Stossstange 10 verschieblieh angebracht, die die kraftsehlüssige Verbindung zwischen dem Kolben. 3 und dem Solenoidkern 2 vermittelt.
Beim Ansprechen des Steuerventiles St werden zunächst beide Kolben 3 und 9 durch den Solenoidkern entgegen der Wirkung der Feder 5 angehoben, wobei das Einlassventil 7 in bekannter Weise geöffnet und der Bremszylinder Z mit Druckluft gefüllt wird. Der Durchmesserunterschied der Kolben 3 und 9 ist nun so bemessen, dass der auf die verbleibende Ringfläche wirkende nach aufwärts gerichtete Bremszylinderdruck bei einem gewissen Wert des Zylinderdruckes die Spannkraft der Feder 5 überwindet, worauf sich der Kolben 9 entgegen der Wirkung der Feder 5 nach aufwärts bewegt und gegen einen geeigneten Anschlag 12 anlegt. Die Feder 5 ist nunmehr ausgeschaltet und gegen den Solenoidkern 2 wirkt nur mehr der Kolben 3, so dass sich die weiteren Vorgänge genau so abspielen wie für die Einrichtungen Fig. 2 und 3 beschrieben.
Selbstverständlich wird gegen Ende des Bremsvorganges die Feder 5 wieder in umgekehrter Weise zur Wirkung kommen, wie vorstehend beschrieben, so dass die Bremsmomentkurve den Wert 0 schon bei einer gewissen Fahrgeschwindigkeit erreicht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Bremse für schnellfahrende Fahrzeuge mit einem pneumatischen Steuerventil und elektrisch gesteuertem Zusatzsteuerventü für die Zusatzbremse, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Steuerung mit einem in Abhängigkeit von der jeweiligen Geschwindigkeit des Fahrzeuges bewegten Organ (z. B. einem Laufrad oder einer Achse) gekuppelt ist, so dass die Summe aus dem jeweiligen Bremsmoment der Hauptbremseinrichtung und dem mit Hilfe des Zusatzsteuerventiles erzielten Bremsmoment der Zusatzbremse für alle Fahrgeschwindigkeiten ganz oder annähernd dem durch die Rollgrenze der Räder gegebenen maximal zulässigen Bremsmoment entspricht.