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Pneumatisch gesteuerte, selbsttätig lastabhängige
Eisenbahnwagenbremse
Die Abbremsung eines GUterzuges ist durch die unterschiedliche Beladung der einzelnen Wagen beeinträchtigt. Da die Bremse eines Wagens nur so ausgebildet werden kann, dass die maximal mögliche Abbremsung bei Wagen-Leergewicht vorhanden ist, verschlechtert sich der Prozentsatz der Abbremsung bei zunehmendem Ladegewicht, bis die Umstellung auf "Beladen" durch den Lastwechsel möglich ist und dasselbe von vorne beginnt. Das heisst also, dass die Abbremsung eines beladenen Gilterzuges stets zu gering ist.
Eine einwandfreie Lösung wäre eine automatische Lastabbremsung, und es sind auf diesem Gebiet einige Konstruktionen bekanntgeworden, doch keine davon wird allgemein verwendet, was zum Teil darin eine BegrUndung finden durfte, dass die Anforderungen, die an eine solche Lastabbremsung besonders im Gtlterwagenbetrieb gestellt werden, vorwiegend folgende sind : Einfachheit, Robustheit und Wartungslosigkeit.
Eine automatische Wagenbremse muss so beschaffen sein, dass bei jeder beliebigen Beladung der Bremsklotzdruck selbsttätig so reguliert wird, dass das Verhältnis Achsdruck zu Bremsklotzdruck konstant bleibt, d. h. der Erfahrungswert einer zirka 80 % igen Abbremsung eines Güterwagens soll bei Vollbremsung bei jedem beliebigen Ladegewicht erreicht werden.
Bei den gebräuchlichen Eisenbahnwagenbremsen wird der Anpressdruck der Bremsklötze durch den Druckluft-Bremszylinder erzeugt, ebenso bei den bekannten automatischen Wagenbremsen, jedoch wird in diesem Falle der Luftdruck im Bremszylinder durch ein weiteres Steuerorgan am Steuerventil dem jeweiligen Wagengewicht angepasst. Die Regulierung des Bremszylinder-Luftdruckes erfolgt durch das Wagengewicht mittels einer Hebe1Ubersetzung vom Achsfedergehänge zum Steuerventil.
Die Mängel dieser automatischen Lastabbremsung sind einerseits die Trägheit der Steuerung, da die fortwährenden Schienenstösse mittels Dämpfer vom Steuerorgan ferngehalten werden sollen, ferner die Umständlichkeit der waageartigen Gewichtsabnahme von beiden Achsen, da diese ja ungleich beladen werden können und anderseits die Möglichkeit des Nichtfunktionierens, ohne diesen Umstand von aussen sofort wahrnehmen zu können.
Der gegenständlichen Bremse liegt als Prinzip zugrunde, dass der Bremszylinder den Bremsvorgang reguliert, während der Anpressdruck der Bremsklötze durch das Wagengewicht selbst erzeugt wird. Der Anpressdruck der Klötze ist somit proportional dem Wagengewicht, das Verhältnis beider Kräfte kann in einer Hebelübersetzung der gewünschten prozentuellen Abbremsung entsprechend festgelegt werden und bleibt eine konstante Grösse. Ausserdem ist diese Bremse auf die Verhältnisse im Gilterwagenbetrieb abgestimmt und verwendet die einfachsten Mittel der Technik : eine Hebelanordnung, die auch dann noch funktioniert, wenn Wartung und Schmierung ausser acht gelassen werden. Ein Versagen kann erst eintreten, wenn ein Bauelement durch Bruch ausfällt.
Die Merkmale dieser Bremse sind dadurch gegeben, dass eine der beiden in Wagenlängsrichtung liegenden Blatt-Tragfedern einer Achse an beiden Enden mit den üblichen Federschaken in drehbar gelagerten Federhebeln aufgehängt ist, von denen der eine mit dem Bremshebel, an dem die Bremszugstange bzw.
der Gestängesteller mit dem Achsbremsgestänge angelenkt ist, direkt verbunden ist oder indirekt über eine Zugstange in Verbindung steht, wodurch der auf diesem Federhebe1 lastende Anteil des Wagengewichtes die Bremsklötze anzupressen sucht, wogegen der andere Federschakenhebel mit dem Bremszylinderhebel und somit dem Bremszylinder selbst in Verbindung ist, wobei diese beiden, in den Federböcken drehbar gelagerten Hebelsysteme durch die auf die Federschakenhebel wirkende Wagenlast in entgegengesetztem Drehsinn belastet sind, jedoch bei unbeaufschlagtem
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Bremszylinder von der Verbindungsstange, die beide Hebelsysteme als zugbeanspruchtes Glied verbindet, in Ruhestellung gehalten werden.
Die selbsttätige Rückstellung des Bremsgestänges erfolgt dadurch, dassdie Hebelübersetzungen von den dem indifferenten Gleichgewichtszustand des Hebelsystems entsprechenden Übersetzungsverhältnissen geringftigig abweichend so bemessen werden, dass eine Bewegungstendenz in Richtung Bremsen-Lösen entsteht, die durch einen Anschlag in der Ausgangsstellung beendet wird.
In den angeschlossenen Zeichnungen ist diese Konstruktion schematisch dargestellt, wobei die Fig. 1 die Bremse in Ausgangsstellung, die Fig. 2 dieselbe in angezogenem Zustand zeigt und in dieser Ausfüh- rung für Neubauwagen gedacht ist. Die konstruktive Voraussetzung für diese einfachste Ausführung ist ein GestängestellermiteinergeringerenBaulänge als bisher üblich. Bei Verwendung gebräuchlicher Gestängesteller ist eine Umleitung des Hebelsystems erforderlich, wie es Fig. 3 zeigt. Fig. 4 stellt die Federschaken-Hängung im beweglichen Hebel im Federbock dar.
Die Kraft zum Anpressen der Bremsklötze wird von der Tragfederhängung 11 abgenommen. Die Tragfeder einer Achse ist an beiden Enden mittels der üblichen Federschaken 11 in je einem Hebel 2 und 4 aufgehängt. Auf der einen Seite ist der Hebel 2 der Federhängung in fester Verbindung mit dem Hebel 3, an dem das übliche Achsbremsgestänge 9 mit dem Gestängesteller 8 direkt angelenkt ist. Auf der an-
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Brems-zylinder l angreift. Beide Hebelverbindungen werden durch die Last des Wagens nach aussen gedreht.
Diese Bewegung verhindert die Zugstange 6, 16 vom Bremshebel 3 zum Bremszylinderhebel.
Wenn nun die Hebellängen so bemessen sind, dass das Moment M-P. a gleich ist dem Moment MI = P 2. b, und die Hebellängen"d"und"e"gleichgesetzt werden, so ist der indifferente Gleichgewichtszustand herge- stellt, d. h. das Hebelsystem ist abgesehen von der Reibung frei beweglich, bis die Bremsklötze anliegen. Die Tragfeder stellt sich dabei etwas schräg, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ohne dass bis zu diesem Punkt der Wagen angehoben wird.
Stösse, die von der Schiene herkommen, bewegen das Hebelsystem nicht, da die Schienenstösse durch die Tragfeder gleichzeitig und gleich verteilt in das Hebelsystem eingeleitet werden und die dadurch verursachten Momente sich ebenfalls wieder im Gleichgewicht halten. Diese Kräfte werden vom Hebelsystem in sich aufgenommen, wofür es ausreichend bemessen werden muss.
Der eine Hebel 2 der Tragfeder ist winkelrecht zur Federschake 11 angeordnet, während der andere Hebel 4 die horizontale Lage einnimmt. Dadurch wird erreicht, dass innerhalb des geringen Bewegungbereiches der beiden Hebel 2 und 4 die Federschaken 11 in annähernd gleicher Schräglage bleiben.
Beim Bremsvorgang bewegt die Kolbenkraft des Bremszylinders 1 das Hebelsystem, bis die Bremsklötze anliegen (Fig. 2). Bis zu diesem Punkt muss lediglich die Reibung und die geringe Rückstellkraft überwunden werden. Bei weiterem Druckanstieg im Bremszylinder wird das Momentengleichgewicht immer mehr aufgehoben, bis jener Punkt erreicht ist, in dem die Kolbenkraft über die Hebelübersetzung f ?. b dem Wagengewicht in der Federhängung das Gleichgewicht hält. Die Verbindungsstange 6 ist nun entlastet, und die Achstragfeder zieht über die Hebelverbindung a - c die Bremse fest. Das Hebelverhältnis a : c ist so festgelegt, dass in diesem Punkt die Bremsklötze mit 80 % des Achsdruckes angepresst werden.
Da die Hebellibersetzung für den Bremszylinder f : b so ausgelegt werden muss, dass die maximale Kolbenkraft des Bremszylinders das Gewicht des voll beladenen Wagens plus Stosszuschlag in der Aufhängung des Hebels 4 tragen kann, tritt die volle Abbremsung des leeren Wagens schon bei geringerem Bremszylinderdruck ein. Damit in diesem Falle die überschüssige Kolbenkraft des Bremszylinders über die Verbindungsstange 6 nicht zusätzlich die Bremsklötze anpresst, ist diese im Gelenkstück 7 des Hebels 3 so gelagert, dass sie durch eine Druckplatte 20 nur Zugkräfte übertragen kann. Drückt der Bremszylinderkolben bei leerem Wagen Über den Gleichgewichtszustand hinaus, hebt die Druckplatte 20 der Verbindungsstange 6 um das Mass"h"ab und lässt den Hebel 3 frei.
Diese Weiterbewegung bewirkt allerdings ein Anheben des Wagens, doch handelt es sich dabei nur um einige Millimeter, da das Mass"h"nur eine Sicherung fUr die KlotzabnUtzung innerhalb des Nachstellbereiches des Gestängestellers darstellt und in der Übersetzung e : b verkleinert wird. Der Kolbenhub"H"wird durch Anschlag begrenzt.
Die Druckplatte 20 ist auf die Verbindungsstange 6 aufgeschraubt, womit für die Ausgangsstellung des Hebelsystems die Möglichkeit eines einfachen und genauen Einstellen des Klotzabstandes gegeben ist. Ausserdem ist auf die Druckplatte des Gelenkstückes 7 ein Gummipaket aufvulkanisiert, das die Stö- sse elastisch und geräuschlos auffängt.
Die. selbsttätige Rückstellung bzw. das Lösen der Bremse erfolgt dadurch, dass die Hebellänge"d"um ein geringes. Mass grösser ist als"e", der Gleichgewichtszustand somit aufgehoben wird und das Hebelsystem die Tendenz hat. sich im Sinne des Bremsen-Lösens zu bewegen. Diese Bewegung wird durch einen Anschlag in der Ausgangsstellung aufgehalten.
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Die Aufhängung der Tragfeder in den Hebeln 2 und 4 erfolgt mit der von UIC genormten Doppel- schakenhängung, wobei durch die entsprechende Ausbildung des Hebelbockes 17 der Sinn der Doppel- schakenhängung im Zusammenhang mit der Pendelachse erhalten bleibt. Der Hebelbock 17 hat ähnlich wie die Üblichen Federböcke eine Nase 18, die in das Federschaken-ZwischenstUck eingreift und den seitlichen Anschlag bildet, zugleich aber auch als Hubbegrenzung s der Federschrlgstellung ausgebildet ist und im Falle eines Bruches eines Bremshebels die Feder abfängt.
Die in der Zeichnung dargestellte Bremsanordnung gilt für eine Wagenachse. Demnach hat ein zweiachsiger GUterwagen über jeder Achse dieselbe Bremseinrichtung mit insgesamt 2 Bremszylindern.
Diese beiden Bremsanordnungen über den Achsen haben ausser der gemeinsamen Druckluftzuführung keine weitere Verbindung miteinander und wirken daher fUr sich selbst. Es wäre möglich und in der Ausfuhrung einfacher, diese lastabhängige Bremse nur an einer Achse anzuordnen und das Bremsgestänge der zweiten Achse mittels einer Bremszugstange mit der ersteren mitwirken zu lassen. Das wurde aber bedeuten, dass bei ungleicher Beladung des Wagens, auf die Wagenlängsachse bezogen, die mitgebremste zweite Achse infolge der Lastunterschiede beider Achsen unter-oder Uberbremst, im krassen Falle sogar blockiert wird. Das vermeidet die vollkommen getrennte Bremseinrichtung beider Wagenachsen, da jeweils das auf der einen Achse ruhende Gewicht, von der Tragfeder abgenommen, die Bremsklötze eben dieser Achse anpresst.
Auf eine gleichmässige Beladung braucht also nicht Bedacht genommen zu werden, denn bei willkürlicher Lastverteilung erreicht eben jede Wagenachse bei Vollbremsung die beispielsweise 80 %ige Abbremsung von dem auf ihr ruhenden Lastanteil.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Pneumatisch gesteuerte, selbsttätig lastabhängige Hsenbahnwagenbremse, bei der der Anpressdruck der Bremsklötze durch das Wagengewicht selbst erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden in Wagenlängsrichtung liegenden Blatt-Tragfedern einer Achse an beiden Enden mit den üblichen Federschaken (11) in drehbar gelagerten Federhebeln (2 und 4) aufgehängt ist, von denen der eine (2) mit dem Bremshebel (3 oder 13), an dem die Bremszugstange bzw. der Gestängesteller (8 oder 12) mit dem Aclisbremsgestänge angelenkt ist, direkt (Fig. l) verbunden ist oder indirekt (Fig. 3) über eine Zugstange (14) in Verbindung steht, wodurch der auf diesem Federhebel (2) lastende Anteil des Wagengewichtes die Bremsklötze anzupressen sucht, wogegen der andere Federschakenhebel (4) mit dem Bremszylinde :
thebel (5) und somit dem Bremszylinder (1) selbst in Verbindung ist, wobei diese beiden, in den Federböcken drehbar gelagerten Hebelsysteme durch die auf die Federschakenhebel (2 und 4) wirkende Wagenlast in entgegengesetztem Drehsinne belastet sind, jedoch bei unbeaufschlagtem Bremszylinder (1) von der Verbindungsstange (6), die beide Hebelsysteme als zugbeanspruchtes Glied verbindet, in Ruhestellung gehalten werden.