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Steuereinrichtung für das Bremszylinder-Speiseventil indirekt wirkender Druckluft- bremsen von Fahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für das Bremszylinder-Speiseventil indirekt wirkender Druckluftbremsen von Fahrzeugen derjenigen bekannten Art, bei der das Speiseventil durch ein in einem Gehäuse beweglich angeordnetes Steuerungssystem mit Membran- oder Kolbengliedern und einem diese Glieder verbindenden Stössel unter dem Einfluss der Drücke in mehreren Druckkammern betätigt wird, wobei zwecks Betätigung des Speiseventils zur Erzielung eines flachen oder eines steilen Bremszylinderdruckverlaufs zwei der Druckkammern mittels eines Umstellhahns oder-ventils wahlweise einschaltbar sind,
und wobei ferner zur Belastung des Steuerungssystems auf Schliessung des Speiseventils ein mindestens ein federndes Element umfassender Kraftspeicher vorgesehen ist.
Erfindungsgemäss ist ein im Gehäuse beweglich angeordnetes, am Kraftspeicher angreifendes Widerlager von einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung verschiebbar, wobei das Steuerungssystem bei dieser Verschiebung des Widerlagers vom Kraftspeicher entlastet wird. Ferner ist eine pneumatische, vom genannten Umstellhahn oder - ventil überwachte Betätigungsvorrichtung für das Widerlager vorgesehen, durch die letzteres unter dem Einfluss des Druckes in der in der Stellung des Umstallhahns oder-ventils für flachen Druckverlauf eingeschalteten Druckkammer in die Arbeitsstellung verschoben wird, während das Widerlager in der Stellung des Umstellhahns oder-ventils für steilen Druckverlauf in der Ruhestellung verbleibt.
Der Erfindungsgegenstand eignet sich besonders für eine Druckluftbremse, bei der in Abhängigkeit einer Betriebsbedingung, wie z. B. der Beladung oder der Geschwindigkeit eines Fahrzeuges, der Betriebszustand mit flacherem oder derjenige mit steilerem Anstieg des Bremszylinderdruckes zur Anwendung kommt. Bei derartigen Druckluftbremsen ist es bekannt, in einen Druckübersetzer eine Feder einzubauen, die bei Anwendung des Betriebszustandes mit steilem Anstieg des Bremszylinderdruckes den letzten herabsetzt, und die bei Anwendung des Betriebszustandes mit flacherem Druckanstieg ausgeschaltet wird.
Das Steuerventil nach der Erfindung zeichnet sich gegenüber diesen bekannten Ausführungen infolge der Verwendung des Druckes in einer der Druckkammern zur Betätigung des Verstellorgans zur Ein- und Ausschaltung der Feder durch eine sehr kompakte und einfache konstruktive Ausbildung aus.
In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Es zeigt : Fig. 1 eine indirekt wirkende Druckluftbremse für Schienenfahrzeuge in schematischer Darstellung mit einem Druckübersetzer im Längsschnitt, Fig. 2 eine Variante eines Druckübersetzers im Längsschnitt und Fig. 3 einen Dreidruckregler im Längsschnitt.
In Fig. 1 stellt 5 die durchgehende Bremsleitung dar, an die der in üblicher Weise ausgebildete und daher nicht näher dargestellte Dreidruckregler 6 angeschlossen ist. Dieser regelt während eines Bremsvorganges die Zufuhr von Druckluft vom Hi1fs1uftbehälter 7 zum Bremszylinder 8 in Abhängigkeit des Druckunterschiedes zwischen den Drücken in der Bremsleitung 5 und einem Steuerluftbehälter 9 ebenso regelt er während des Lösens der Bremse die Entlüftung des Bremszylinders 8 in Abhängigkeit dieses Druckunterschiedes. Ein in einem Gehäuse 11 untergebrachter Druckübersetzer dient zur Regelung des Bremszylinderdruckes entsprechend zwei Bremsdiagrammen mit verschieden steilem Druckanstieg, wobei ein Hahn 12 die Umschaltung von der einen auf die andere Betriebsart ermöglicht.
Durch einen nicht dargestellten geschwindigkeitsabhängigen Schalter wird der Hahn bei kleiner Geschwindigkeit in die Stellung für schwächeren, bei hoher Zugsgeschwindigkeit dagegen in die Stellung für stärkeren Druckanstieg gebracht.
Der Druckübersetzer ist mit einem aus drei Membranen 13, 14, 15 und einem Ventilstössel 16 gebildeten Membranstapel versehen, der in einer gehäusefesten Büchse 17 dichtend geführt ist.
Durch den oberen Teil des Stössels 16 ist eine die Kammer 18 mit der unter Atmosphärendruck stehenden Kammer 19 verbindende Bohrung 20 geführt, die bei nach oben verschobenem Stössel durch den Ventilkörper 21 abgeschlossen wird.
Dieser Ventilkörper überwacht die Zufuhr von Druckluft aus dem Hilfsluftbehälter 7 über die
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Leitung 23 und wird normalerweise durch eine schwache Feder 22 auf einen am Gehäuse 11 des Druckübersetzers vorgesehenen Sitz gedrückt. Am unteren Ende des Ventilstössels 16 ist ein Teller 24 befestigt, der in eine mit einem Deckel 26 versehene Büchse 25 eingreift. Diese Büchse ist mit einer in der Gehäusewand des Druckübersetzers eingespannten Membran 28 fest verbunden. Eine an einer Trennwand des Gehäuses 11 abgestützte Feder 27 drückt den Deckel 26 der Büchse 25 normalerweise an den Teller 24 und drückt dadurch den Stössel 16 so weit nach unten, bis der Teller der Membran 15 auf der festen Büchse 17 aufliegt.
Die Membran 28 schliesst eine Kammer 29 ab, die durch die Leitung 31 mit einer weiteren, zwischen der kleineren Membran 13 und der grösseren Membran 14 eingeschlossenen Kammer 32 verbunden ist. Die Leitung 31 ist ferner an den Hahn 12 angeschlossen, der in der dargestellten Stellung die Leitung 31 mit der Kammer 18 und dem an diese angeschlossenen Bremszylinder 8 verbindet, während er bei in der eingezeichneten Pfeilrichtung um 90 gedrehtem Kücken diese Leitung über die Bohrung 33 entlüftet. Zwischen der Membran 15 und der die Büchse 17 tragenden Trennwand befindet sich die Kammer 34, die über den zur Festlegung der Füll- und Lösezeiten des Bremszylinders dienenden Behälter 35 mittels der Leitung 36 an den Dreidruckregler 6 angeschlossen ist.
Die Fläche der Membran 28 ist von solcher Grösse, dass bereits ein für das Anlegen der Bremsklötze genügender Bremszylinderdruck die Feder 27 ausschaltet.
Die Wirkungsweise der Bremseinrichtung nach Fig. 1 ist die folgende : Bei kleiner Zugsgeschwindigkeit befindet sich der Hahn 12 in der dargestellten Stellung. Wird eine Bremsung eingeleitet, so fliesst Druckluft aus dem Hilfsluftbehälter 7 über den Dreidruckregler 6 und die den Behälter 35 enthaltende Leitung 36 in die Kammer 34 und hebt den Membranstapel nach Überwindung der Federn 22 und 27 an. Kommt der Stössel 16 am Ventilkörper 21 zum Anliegen, so wird dadurch die bis dahin vorhandene, über die Kammer 19 und die Bohrung 20 verlaufende Entlüftung der Kammern 18, 32, 29 und des Bremszylinders 8 unterbrochen. Bei weiterer Aufwärtsbewegung des Stössels 16 öffnet der Ventilkörper 21 die Verbindung zwischen dem Hilfsluftbehälter 7 und der Kammer 18.
Die nun zufliessende Druckluft bewirkt ein Ansteigen des Druckes im Bremszylinder 8 und in den mit diesem verbundenen Kammern 18, 32 und 29. Sobald der Deckel 26 nicht mehr am Teller 24 des
Stössels 16 anliegt, ist die Wirkung der Feder 27 auf den Membranstapel aufgehoben. Da zu beiden Seiten der Membran 13 gleicher Druck herrscht, ist die letztere unwirksam. Die Regelung der Luftzufuhr zum Bremszylinder 8 findet daher ausschliesslich unter dem Einfluss der Drücke in den Kammern 32 und 34 statt. Infolge der im Vergleich mit der Membran 13 grossen Fläche der Membran 14 nimmt der Druck im Bremszylinder 8 im Verlauf der verschiedenen Bremsstufen verhältnismässig langsam zu.
Wird eine Bremsung bei hoher Fahrtgeschwindigkeit vorgenommen, wo sich der Hahn 12 in der gegenüber Fig. 1 um 90 gedrehten Stellung befindet, so bleiben die Kammern 29 und 32 über die Leitung 31 ständig entlüftet. Die grössere Membran 14 ist daher wirkungslos, und es ergibt sich ein steilerer Anstieg des Bremszylinderdruckes in Abhängigkeit der in der Bremsleitung vorgenommenen Drucksenkungen. Durch die die Membran 13 unterstützende Feder 27 ergibt sich aber eine Herabsetzung des sich für eine bestimmte Drucksenkung in der Bremsleitung 5 im Bremszylinder 8 einstellenden Druckes.
Da in dem den Kolben des Bremszylinders 8 mit den Bremsklötzen der Fahrzeugräder verbindenden Gestänge ein mechanisch wirkender, nicht dargestellter Druckübersetzer eingeschaltet ist, der den auf die Bremsklötze ausgeübten Druck vergrössert, so ist eine Herabsetzung des sich im Bremszylinder bei kleinen Drucksenkungen in der Bremsleitung einstellenden Druckes erwünscht, indem dadurch auch bei hohen Geschwindigkeiten eine feine Regulierung der Bremse ermöglicht wird.
Das Lösen der Bremse findet in der üblichen Weise durch stufenweises oder einmaliges Erhöhen des Druckes in der Bremsleitung statt. Dabei entweicht die im Behälter 35 und in der Kammer 34 vorhandene Druckluft durch die Bohrung 37 im Dreidruckregler 6. Im Druckübersetzer beginnt sich der Stössel 16 unter dem überwiegenden Einfluss des in der Kammer 18 oder 32 wirksamen Bremszylinderdruckes zu senken und stellt eine über die Bohrung 20 verlaufende Ver- 1 bindung der Kammer 18 mit der Aussenluft her.
In Fig. 2 ist ein in einem Gehäuse 11 untergebrachter Druckübersetzer 41 dargestellt, der von dem in Fig. 1 gezeigten Druckübersetzer leicht abweicht, der aber ohne weiteres in Fig. 1 an, dessen Stelle gesetzt werden kann. Gleiche Teile sind daher mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Während gemäss Fig. 1 der Bremszylinderdruck entweder auf die Membran 13 oder die Mem- bran 14 wirkt, dient gemäss Fig. 2 die an den
Bremszylinder 8 angeschlossene Kammer 18 allein diesem Zweck. Die Bohrung 20 im Stössel 16 mündet in eine mit der Aussenluft verbundene, zwischen den beiden Membranen 13 und 14 liegende Kammer. Die Membran 14 schliesst zusammen mit der kleineren Membran 15 eine
Kammer 42 ein, die über ein Ventil 43 entweder mit der Aussenluft oder mit der vom Behälter 35 kommenden Leitung 36 verbunden werden kann.
Die zwischen der die Büchse 17 tragenden Trenn- : wand und der Membran 15 gelegene Kammer 34 ist dauernd mit der Leitung 36 verbunden. Die zur Ein- und Ausschaltung der Feder 27 dienende
Membran 28 steht unter dem in der Kammer 29 herrschenden Druck, der je nach Stellung des
Ventils 44 entweder mit dem Druck in der Lei- tung 36 oder dem Druck der Aussenluft überein- stimmt. Die Ventile 43 und 44 sind durch einen
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Stössel 45 verbunden, der in nicht dargestellter Weise durch ein geschwindigkeitsabhängiges Organ betätigt wird ; die dargestellte Stellung der Ventile 43 und 44 entspricht dem unteren Geschwindigkeitsbereich.
Die Arbeitsweise des Druckübersetzers 41 ist, soweit sie von derjenigen des Druckübersetzers nach Fig. 1 abweicht, die folgende :
Bei Einleitung einer Bremsung aus kleiner Fahrgeschwindigkeit gelangt die aus dem Hilfsluftbehälter 7 der Fig. 1 stammende, vom Dreidruckregler 6 durchgelassene Druckluft durch die Leitung 36 in die Kammer 34 des Druck- übersetzers 41 und über das Ventil 44 auch in die Kammer 29. Der Stössel 16 wird nach Überwindung der Feder 27 gegen den Ventilkörper 21 verschoben und hebt diesen nach vorhergehendem Abschluss der Lösebohrung 20 an.
Die nun über die Leitung 23 aus dem Hilfsluftbehälter nach dem Bremszylinder 8 strömende Druckluft lässt den Druck in diesem und in der Kammer 18 ansteigen, bis er genügt, um die Membran 13 und mit ihr den Stössel 16 gegen die Membran 28 zu schieben und dadurch das Ventil 21 zu schliessen. Sobald der Druck in der Kammer 29 ungefähr auf den für das Anlegen der Bremsklötze notwendigen Wert angestiegen ist, wird die Büchse 25 von der Membran 28 unter Zusammendrücken der Feder 27 nach oben gedrückt. Der Teller 24 am Stössel 16 ist damit vom Druck der Feder 27 entlastet. Die Einstellung weiterer Bremsstufe findet nun unabhängig von dieser Feder statt.
Wird eine Bremsung bei hoher Geschwindigkeit ausgeführt, wo sich der Stössel 45 in einer Stellung befindet, in der die Kammer 42 über das Ventil 43 mit der Leitung 36 verbunden, die Kammer 29 dagegen über das Ventil 44 entlüftet ist, so kommt nicht mehr die Membran 15, sondern die grössere Membran 14 zur Wirkung, während die Feder 27 ständig eingeschaltet bleibt. Die durch Einschaltung des Druckübersetzers 41 in die Bremseinrichtung nach Fig. 1 sich ergebende Charakteristik des Druckanstieges im Bremszylinder ist im übrigen dieselbe wie bei Einschaltung des Druckübersetzers nach Fig. 1.
Die Fig. 3 zeigt eine Bremsvorrichtung mit einem Dreidruckregler im Schnitt, der zugleich die Funktion des Druckübersetzers nach Fig. 1 oder 2 übernimmt. Im Gehäuse 48 des Dreidruckreglers sind vier Membranen 49-52 gleichachsig angeordnet. In dem in Fig. 3 unteren Teil des Gehäuses 48 ist eine Trennwand 54 vorgesehen, die in der Gehäuseachse mit einer sich nach oben erstreckenden Büchse 55 versehen ist, an deren freiem Ende sich der Kragen 56 befindet. Auf der Büchse 55 ist der den mittleren Teil der Membran 51 bildende Teller 68 verschiebbar und dichtend geführt. Die zwischen der Trennwand 54 und der Membran 51 befindliche Kammer 60 ist über eine Leitung 70 mit einem Hahn 63 verbunden.
Ein mit den Membranen 49, 50 und 52 festverbundener, in seinem oberen Teil mit einer Bohrung 58 versehener Stössel 53 ist in der Büchse 55 verschiebbar und bildet eine Dichtung für die zwischen der Trennwand 54 und der Membran 52 befindliche, an die Bremsleitung 5 angeschlossene Kammer 67. Der Stössel 53 bildet zusammen mit einem Ventilkörper 57 und einem für diesen am Gehäuse vorgesehenen Sitz 59 ein Doppelventil.
Zwischen den beiden Membranen 49 und 50 befindet sich die an den Hahn 63 angeschlossene Kammer 64. Hat das Fahrzeug eine geringe Geschwindigkeit, so befindet sich der Hahn 63 in der dargestellten Stellung, in der die Kammer 64 und die Kammer 60 mit dem Bremszylinder 8 verbunden sind. Bei hoher Geschwindigkeit des Fahrzeuges nimmt der Hahn 63 eine Stellung ein, in der sein Küken gegenüber der Stellung nach Fig. 3 in der eingezeichneten Pfeilrichtung um 90 gedreht ist. In dieser Stellung sind die Kammern 60 und 64 über die Bohrung 65 mit der Aussenluft verbunden ; die Membran 50 ist daher unwirksam. Eine von der Membran 52 begrenzte Kammer 66 ist an den Steuerluftbehälter 9 konstanten Druckes angeschlossen.
Für die Füllung der Behälter 7 und 9 ist eine an sich bekannte und daher nicht dargestellte, während des Bremsvorganges unterbrochene Verbindung mit der Bremsleitung 5 vorgesehen.
In der dargestellten Lösestellung des Dreidruckreglers sind die Kammern 60, 62 und 64 über die Bohrung 58 entlüftet, während sich die Drücke in den Kammern 66 und 67 an der Membran 52 das Gleichgewicht halten. Der Stössel 53 wird durch eine Feder 72 in eine Stellung gedrückt, in der die Membran 52 an einem Anschlag 69 am Boden des Gehäuses 48 anliegt. Eine zwischen den Membranen 50 und 51 befindliche Druckfeder 71 ist dabei entspannt. Der Ventilkörper 57 wird durch die schwache Feder 61 auf den festen Sitz 59 gedrückt.
Die Arbeitsweise des Dreidruckreglers ist kurz die folgende :
Bei kleiner Zugsgeschwindigkeit bewirkt eine Drucksenkung in der Bremsleitung 5, die zur Überwindung der Feder 72 genügt, eine Verschiebung des Stössels 53 nach oben. Er kommt dabei am Ventilkörper 57 zum Anliegen und unterbricht dadurch die Verbindung der Kammer 62 mit der Aussenluft. Beim weiteren Anheben des Stössels 53 öffnet er das Ventil 57, 59, so dass nun Druckluft aus dem Hi1fsluftbehälter 7 in die Kammern 60, 62, 64 und den Bremszylinder 8 fliesst. Da zu beiden Seiten der Membran 49. gleicher Druck herrscht, ist diese Membran unwirksam.
Die Fläche der Membran 51 ist im Verhältnis zur Stärke der Feder 71 so gewählt, dass sie schon bei einem lediglich das Anlegen der Bremsklötze bewirkenden Bremszylinderdruck gegen den Kragen 56 gedrückt wird. Die Wirkung der Feder 72 wird dadurch aufgehoben und der Druck im Bremszylinder entsprechend heraufgesetzt. Infolge der im Verhältnis zur Fläche der letzteren grossen Fläche der Membran 50 steigt der Druck im Bremszylinder langsam an.
Wird die Bremsung bei hoher Zugsgeschwindigkeit vorgenommen, so befindet sich der Hahn 63
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in seiner um 90 gedrehten Stellung. Der Bremszylinderdruck überträgt sich daher nicht auf die Kammern 60 und 64, so dass die Feder 71 entspannt ist. Da gleichzeitig nur die kleinere Membran 49 vom Bremszylinderdruck beaufschlagt wird, so ergibt sich ein entsprechend steilerer Verlauf des Bremszylinderdruckes in Abhängigkeit der Drucksenkung in der Bremsleitung. Gleichzeitig wird dieser Druck durch die Wirkung der Feder 72 um einen konstanten Betrag herabgesetzt.
Natürlich könnte die Bremsvorrichtung nach Fig. 1 auch so ausgebildet sein, dass an Stelle des Dreidruckreglers 6 ein solcher nach Fig. 3, jedoch ohne Membran 51, Kammer 60 und Feder 71 verwendet würde, und dass im Druckübersetzer 11 an Stelle der bei grosser Geschwindigkeit im Sinne der Schliessung des Ventils 21 wirkenden Feder 27 eine bei kleiner Geschwindigkeit im umgekehrten Sinne wirkende Feder verwendet würde. Ebenso könnte in der Ausführung nach Fig. 3 an Stelle der Federn 72 und 71 eine einzige, den Stössel 53 bei hoher Geschwindigkeit nach unten ziehende und bei kleiner Geschwindigkeit ausgeschaltete Feder vorgesehen werden, wobei das Verstellorgan für die Ein- und Ausschaltung der Feder gemäss Fig. 1 ausgebildet ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Steuereinrichtung für das BremszylinderSpeiseventil indirekt wirkender Druckluftbremsen von Fahrzeugen, in der dieses Ventil durch ein in einem Gehäuse beweglich angeordnetes Steuerungssystem mit Membran- oder Kolbengliedern und einem diese Glieder verbindenen Stössel unter dem Einfluss der Drücke in mehreren Druckkammern betätigt wird, wobei zwecks Betätigung des Ventils zur Erzielung eines flachen oder eines steilen Bremszylinder-Druckverlaufes zwei der Druckkammern mittels eines Umstellhahns oder - ventils wahlweise einschaltbar sind, und wobei ferner zur Belastung des Steuerungssystems auf Schliessung des Ventils ein mindestens ein federndes Element umfassender Kraftspeicher vorgesehen ist, gekennzeichnet durch ein im Gehäuse (11, 48) beweglich angeordnetes, am Kraftspeicher (27, 71, 72)
angreifendes und von einer Ruhestellungin eineArbeitssteIlungverschiebbares Widerlager (26, 68), bei dessen Verschiebung von der Ruhestellung in die Arbeitsstellung das Steuerungssystem (16, 53) vom Kraftspeicher (27, 71, 72) entlastet wird, und ferner gekennzeichnet durch eine pneumatische, vom genannten Umstellhahn oder-ventil (12, 45, 63) überwachte Betätigungsvorrichtung für das Wider-
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Umstellhahns oder-ventils für flachen Druckverlauf eingeschalteten Druckkammer (32, 42, 64) in die Arbeitsstellung verschoben wird, während für steilen Druckverlauf das Widerlager in der Ruhestellung verbleibt.
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