AT391454B - Bremseinrichtung fuer ein fahrzeug, insbesondere ein zahnradfahrzeug - Google Patents

Description

Nr. 391 454

Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Zahnradfahrzeug, zum Befahren von Strecken mit starkem Gefälle, mit mehreren zum Anhalten des Fahrzeugs geeigneten mechanischen Bremseinheiten, von denen jede eine Bremse und eine ihr zugeordnete Betätigungseinrichtung mit einem über eine Betätigungsleitung beeinflußbaren Stellorgan enthält, wobei die Bremseinheiten über mindestens zwei Bremssteuerorgane im Sinne einer eine Bremsung auslösenden Verstellung betätigbar sind und zur Ausübung von Bremskräften ausgelegt sind, deren Summe größer ist als die für das sichere Anhalten des Fahrzeugs erforderliche minimale Gesamtbremskraft. Diese "minimale Gesamtbremskraft" enthält in der Regel einen vorbestimmten Sicherheitszuschlag zu jener errechneten Bremskraft, durch welche das Fahrzeug gerade noch angehalten werden kann.

Eine bekannte Bremseinrichtung der genannten Art weist zwei voneinander völlig getrennte Gruppen von Bremseinheiten auf, wobei jede Gruppe für sich zum Anhalten des Fahrzeugs geeignet ist und für sich über eine eigene Steuereinrichtung mit mehreren, z. B. vier Bremssteuerorganen beeinflußbar ist ("SLM Technische Mitteilungen", Mai 1979, Seiten 5 und 7). Bei einer derartigen strikten Unterteilung der Bremseinheiten in voneinander unabhängige Gruppen besteht die zumindest theoretische Möglichkeit, daß bei bestimmten Kombinationen von Störungen in den einzelnen Gruppen das Fahrzeug nicht mehr gebremst werden kann, obwohl genügend funktionsfähige Bremseinheiten und genügend funktionsfähige Bremssteuerorgane für eine Bremsung im Fahrzeug vorhanden sind. Dies wäre z. B. der Fall, wenn die Bremssteuerorgane der einen Bremseinheitengruppe und die Bremseinheiten der anderen Bremseinheitengruppe gleichzeitig versagen. Andererseits wird bei gleichzeitigem Ansprechen aller Bremseinheiten jeweils eine relativ große maximale Gesamtbremskraft ausgeübt, welche die Entgleisungssicherheit des Fahrzeugs ungünstig beeinflußt. Bei Bremseinrichtungen der bekannten Art ist diese maximale Gesamtbremskraft somit mindestens gleich dem Zweifachen der eingangs erwähnten minimalen Gesamtbremskraft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bremseinrichtung zu schaffen, bei welcher insbesondere Störungskombinationen der erwähnten Art nicht auftreten bzw. das sichere Anhalten des Fahrzeugs nicht verhindern können, wobei auch bei gleichzeitigem Ausfall mehrerer Elemente der Bremseinrichtung eine sichere Bremsung gewährleistet werden soll, und welche zudem - im Vergleich zu den bekannten Bremseinrichtungen - eine Erhöhung der Entgleisungssicherheit des Fahrzeuges ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Bremseinrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Stellorgane aller Bremseinheiten des Fahrzeuges zueinander parallel geschaltet und mit den bzw. allen Bremssteuerorganen der Bremseinrichtung verbunden sind, welche Bremssteuerorgane ebenfalls zueinander parallel geschaltet sind, und daß die Summe der durch alle Bremseinheiten des Fahrzeugs erzeugbaren Bremskräfte kleiner ist als das Zweifache der zum Anhalten erforderlichen minimalen Gesamtbremskraft.

Bei der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung kommen bei jeder Anhaltebremsung alle im Fahrzeug vorhandenen Bremseinheiten zum Einsatz, so daß eine Verschmutzung der Bremsbeläge und/oder ein Verharzen der Betätigungseinrichtungen ohne betriebliche Nachteile verhindert und die erzeugbare Bremskraft, die größer ist als die für das sichere Anhalten des Fahrzeugs erforderliche minimale Gesamtbremskraft, gleichmäßig auf alle Bremseinheiten verteilt wird. Entsprechend der - im Vergleich zu bekannten Anordnungen - größeren Anzahl der für die Erzeugung der Bremskraft verfügbaren Bremseinheiten wird durch die erfmdungsgemäße Anordnung die Sicherheit erhöht, daß auch bei Ausfällen von mehreren Elementen der Bremseinrichtung das Fahrzeug angehalten werden kann. Da die Bremskraftreduktion pro Ausfall mit zunehmender Anzahl der Bremseinheiten kleiner wird, bleibt in dem normalerweise nicht benutzten Bereich des eingangs erwähnten Sicherheitszuschlages jeweils eine größere Bremskraft erhalten als bei den bekannten Anordnungen. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung besteht darin, daß die Summe der Bremskräfte wesentlich kleiner sein kann als bei den bekannten Anordnungen mit getrennten Bremseinheitengruppen, bei denen die Summe der Bremskräfte aller Bremseinheiten immer mindestens das Zweifache der je durch eine der Bremseinheitengruppen aufzubringenden minimalen Gesamtbremskraft beträgt. Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet daher einerseits die Verwendung von kleineren bzw. geringer belasteten Bremsaggregaten als bisher, andererseits werden durch die Verringerung der Summe der jeweils wirksamen Bremskräfte hohe Verzögerungen beim gleichzeitigen Ansprechen aller Bremseinheiten vermieden. Entsprechend wird eine geringe Materialbeanspruchung erzielt; bei Zahnradfahrzeugen wird ein Aufsteigen der Zahnräder an der Zahnstange vermieden, so daß gegebenenfalls auf aufwendige Konstruktionen zur Verringerung der Entgleisungsgefahr verzichtet werden kann.

Bei einer Bremseinrichtung mit an eine hydraulische oder pneumatische Druckmittelquelle anschließbaren Stellorganen kann nach einer Ausführungsform der Erfindung eine weitere Erhöhung der Sicherheit dadurch erzielt werden, daß alle Stellorgane über eine einzige Anschlußleitung, welche zugleich als Speise- und Steuerleitung dient, mit den Bremssteuerorganen verbunden sind. Entsprechend können auch etwa bei einem Ausfall der die Bremssteuerorgane enthaltenden Steuereinrichtung die Bremseinheiten mittels Druckabsenkung, z. B. durch einen Notbremshahn, über die Anschlußleitung betätigt werden, so daß ein Anhalten bewirkt wird. Diese Ausführungsform ist z. B. auch für Fahrzeugkompositionen von Vorteil, indem die Bremseinrichtung bei Zugtrennungen automatisch wirksam wird, wobei sich weitere Steuerleitungen erübrigen.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können den Stellorganen mindestens zwei in Serie geschaltete Lösesteuerorgane vorgeschaltet sein, welche in einer in die Anschlußleitung mündenden Druckmittel-Zuführleitung angeordnet und je zwischen einer das Lösen der Bremse zulassenden Lösestellung und einer das -2-

Nr. 391454 Lösen verhindernden Sperrstellung verstellbar sind. Durch diese Anordnung kann ein ungewolltes Nachströmen von Servomedium in die Stellorgane verhindert werden, da jeweils alle Lösesteuerorgane gleichzeitig in der Lösestellung sein müssen, um ein Nachströmen, und damit ein Lösen der Bremse zu ermöglichen.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert

Es zeigen:

Fig. 1 ein mit einer erfindungsgemäßen Bremseinrichtung versehenes Zahnradtriebfahrzeug in einem Horizontalschnitt, und

Fig. 2 und 3 Einzelheiten aus der Fig. 1, je in einer größeren Darstellung.

Das Zahnradtriebfahrzeug nach Fig. 1 enthält einen strichpunktiert dargestellten Fahrzeugkasten (1), der auf bekannte, nicht dargestellte Weise auf zwei Drehgestellen (2) gefedert abgestützt und mit diesen durch je eine in der Zeichnung als Drehzapfen( 3) dargestellte Einrichtung zum Übertragen von Zug-, Brems- und Querkräften beweglich verbunden ist. Die Drehgestelle (2) enthalten je zwei Radsätze (4), deren Achsen (5) je mit einem Zahnrad (6) und drei Bremseinheiten (7) versehen sind. Die Achsen (5) sind ferner je über eine der besseren Übersicht wegen nicht dargestellte getriebliche Verbindung mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor gekoppelt.

Die Radsätze (4) sind durch Schienen (8) geführt, zwischen denen, insbesondere in Streckenabschnitten mit starkem Gefälle, eine Zahnstange (10) angeordnet ist, in welche die Zahnräder (6) eingreifen und auf welche zumindest ein Teil der Zug- und/oder Bremskräfte übertragen wird. Die Zahnräder (6) können je nach Antriebsart auf den Achsen (5) lose gelagert oder mit diesen jeweils fest verbunden sein; jedes Zahnrad (6) ist drehfest mit den zugeordneten Bremseinheiten (7) verbunden.

Die Bremseinheiten (7) enthalten je eine Bremse (11) und eine zugehörige Betätigungseinrichtung mit einem in bekannterWeise als Federspeicher ausgebildeten Stellorgan (12), welches gemäß Fig. 2 einen pneumatischen Zylinder (13) und einen durch eine Druckfeder (14) belasteten Kolben (15) mit einer Kolbenstange (16) aufweist. Die Bremsen (11), welche in der Regel als Bandbremsen ausgebildet sind, sind in der Zeichnung vereinfacht als Backenbremsen dargestellt, welche je eine mit dem Zahnrad (6) des betreffenden Radsatzes (4) drehfest verbundene Bremstrommel (17) und eine mit der Kolbenstange (16) verbundene Bremsbacke (18) aufweisen. Es versteht sich, daß an Stelle der dargestellten Bremsen (11) auch solche mit zwei Klemmbacken oder beliebig andere, z. B. Scheibenbremsen, verwendet werden können.

Die Zylinder (13) aller Bremseinheiten (7) sind je über eine Betätigungsleitung (20) zueinander parallel an eine gemeinsame Ringleitung (21) angeschlossen, welche als Speise- und Steuerleitung dient und welche über eine Verbindungsleitung (21a) an eine Steuereinrichtung (22) angeschlossen ist. Die Steuereinrichtung (22) ist über eine Zuführleitung (23) an eine Druckmittelquelle, entsprechend der Darstellung in Fig. 1 einen Kompressor (24), und an einen Behälter (Druckspeicher) (25) für die Druckluft angeschlossen.

Der Kompressor (24) und der Druckmittelbehälter (25) sind aus Anschaulichkeitsgründen außerhalb des hierfür vorgesehenen Fahrzeugbereiches dargestellt. Die Bremskraft jeder Bremseinheit (7) wird jeweils durch die Druckfeder (14) aufgebracht. Zum Lösen der Bremsen (11) werden jeweils in an sich bekannter Weise die Kolben (18) durch Zufuhr des Druckmittels in die Zylinder (13) zurückgestellt

Die Steuereinrichtung (22) kann gemäß Fig. 3 vier in Zweigleitungen (21b) der Verbindungsleitung (21a) angeordnete, zueinander parallel geschaltete Bremssteuerorgane (31) sowie zwei Lösesteuerorgane (32) enthalten, welch letztere in der an die Verbindungsleitung (21a) anschließenden Druckmittel-Zuführleitung (23) in Serieschaltung angeordnet und über die Ringleitung (21) mit den Stellorganen (12) der Bremseinheiten (7) verbunden sind. Die über eine nicht dargestellte Schalteinrichtung betätigbaren Bremssteuerorgane (31) und Lösesteuerorgane (32), deren Ausbildung nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, sind z. B. aus der CH-Patentschrift 625 752 bekannt. Die Bremssteuerorgane (31) sind je zwischen einer die Betätigung der Bremsen (11) zulassenden Durchflußstellung und einer die Betätigung verhindernden Sperrsteilung verstellbar. Entsprechend sind die Lösesteuerorgane (32) je zwischen einer das Lösen der Bremse (1) zulassenden Lösestellung und einer das Lösen verhindernden Sperrstellung verstellbar.

Wie aus der Fig. 3 weiter hervorgeht, kann in der Zuführleitung (23) ein den Lösesteuerorganen (32) nachgeschalteter Notbremshahn (26) angeordnet sein, welcher in bekannter, nicht dargestellter Weise zwischen zwei Betriebsslellungen verstellbar ist.

Der Notbremshahn (26) verbindet in der gezeichneten Betriebsstellung die Zuführleitung (23) mit der Verbindungsleitung (la) und gestattet ein Lösen der Bremsen (11). In der anderen Betriebsstellung verbindet der Notbremshahn (26) eine an die Verbindungsleitung (21a) anschließende Zweigleitung (21c) mit einem Auslaß (27) und gestattet somit - unabhängig von der jeweiligen Stellung der Bremssteuerorgane (31) - eine Entleerung der Zylinder (13) und damit eine Betätigung der Bremsen (11). Weitere, mit der Ringleitung (21) verbundene Notbremshähne können in den Führerständen oder an beliebigen anderen geeigneten Stellen des Fahrzeuges angeordnet sein.

Durch die erfindungsgemäße Parallelschaltung aller Bremseinheiten (7) und aller Bremssteuerorgane (31) des Fahrzeuges wird sichergestellt, daß jeweils alle intakten Bremseinheiten (7) im Sinne einer Bremsung betätigbar sind, sofern auch nur ein einziges intaktes Bremssteuerorgan (31) bzw. ein einziger intakter Notbremshahn (26) zur Verfügung steht. Entsprechend wird durch die erfindungsgemäße Anordnung einerseits eine höhere Bremssicherheit des Fahrzeuges erzielt als bei bisherigen Anordnungen mit getrennten Bremssystemen, -3-

Claims (3)

1. Nr. 391 454 andererseits kann - bei einer gegebenen Anzahl von Bremseinheiten (7) - auch durch Bremsen (10), welche im Vergleich zu bisherigen Ausführungen für kleinere Bremskräfte ausgelegt sind, eine sichere Bremsung des Fahrzeuges gewährleistet werden. Wird z. B. bei der dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bremseinrichtung vorgegeben, daß 5 neun beliebige Bremseinheiten (7) der vorhandenen zwölf Bremseinheiten (7) die zum sicheren Anhalten des Fahrzeuges erforderliche minimale Gesamtbremskraft aufzubringen haben, so sind dementsprechend die Bremseinheiten für Bremskräfte auszulegen, deren Summe lediglich um den Faktor f = 133 größer ist als die geforderte minimale Gesamtbremskraft. Demgegenüber sind bei bisherigen Ausführungen mit voneinander vollständig getrennten Bremseinheitengruppen alle Bremseinheiten für Bremskräfte auszulegen, deren Summe 10 immer mindestens das Zweifache der minimalen Gesamtbremskraft beträgt Wenn bei den bisherigen Ausführungen alle Bremseinheiten intakt sind, wird somit bei gleichzeitiger Betätigung der beiden voneinander getrennten Bremseinheitengruppen jeweils mindestens das Zweifache der minimalen Gesamtbremskraft wirksam. Derartige, insbesondere für Zahnradfahrzeuge gefährliche "Doppelbremsungen" werden durch die erfindungsgemäße Bremseinrichtung vermieden, bei welcher die Summe 15 der bei gleichzeitiger Betätigung aller vorhandenen Bremseinheiten wirksamen Bremskräfte - bei zumindest gleich hoher Bremssicherheit des Fahrzeuges - wesentlich kleiner sein kann als das Zweifache der minimalen Gesamtbremskraft Die aus der erfindungsgemäßen Anordnung sich ergebenden, relativ kleinen Bremskräfte gestatten eine günstige thermische Auslegung der Bremseinheiten (7), so daß das Fahrzeug im normalerweise nicht benutzten 20 Bereich des in der minimalen Gesamtbremskraft enthaltenen Sicherheitszuschlages auch dann noch angehalten werden kann, wenn diese für die Dimensionierung maßgebende, zum sicheren Anhalten erforderliche minimale Gesamtbremskraft durch weitere Ausfälle von Bremseinheiten (7) unterschritten werden sollte. Entsprechend der bei der erfindungsgemäßen Anordnung möglichen Aufteilung der erzeugbaren Bremskraft auf die dargestellten zwölf oder eine größere Anzahl Bremseinheiten (7) ist jeweils zugleich auch die Bremskraftreduktion pro Ausfall 25 einer Bremseinheit geringer als bei den aus der Praxis bekannten Anordnungen. Die Parallelschaltung aller Bremseinheiten (7) mit allen Bremssteuerorganen (31) verhindert ohne Zusatzeinrichtung jene Bremsausfälle, die bei den bekannten Bremseinrichtungen mit getrennten Bremssystemen auftreten können, wenn z. B. die Steuereinrichtungen des einen und die Bremseinheiten des anderen Systems gleichzeitig ausfallen. 30 Die Bremssteuerorgane (31) sind zweckmäßig so dimensioniert, daß jeweils ein einziges intaktes Bremssteuerorgan einen sofortigen Abfluß des Druckmittels aus allen Bremszylindem und damit ein sicheres Anhalten gewährleistet Gemäß Fig. 3 kann bei Versagen der Bremssteuerorgane (31) die Ringleitung (21) durch Betätigung des Notbremshahns (26) entleert und dadurch eine Bremsung eingeleitet werden, wobei zusätzlich ein Nachströmen des Servomediums aus der Zuführleitung (23) verhindert wird. 35 Die erfindungsgemäße Bremseinrichtung ist auch für andere, auf Strecken mit großem Gefälle betriebene Fahrzeuge, wie z. B. Standseilbahnen, Seilbahnen, Grubenfahrzeuge, oder entsprechende Transporteinrichtungen geeignet, welche ähnlichen Anforderungen an die Ausführung der Bremseinrichtung, insbesondere hinsichtlich des geforderten sicheren Anhaltens des Fahrzeuges, genügen müssen. Ferner ist die erfindungsgemäße Ausbildung der Bremseinrichtung auch für eine Ausführung verwendbar, welche anstelle der beschriebenen passiven 40 Betätigungsvorrichtung eine entsprechende aktive Vorrichtung enthält, bei der eine Füllung der Bremszylinder jeweils eine Bremsung und eine Entleerung der Bremszylinder ein Lösen der Bremse bewirkt. Ebenso ist anstelle der beschriebenen pneumatischen Betätigungs- und Steueranordnung auch eine entsprechende hydraulische oder elektrische Anordnung anwendbar. 45 PATENTANSPRÜCHE 50 55 1. Bremseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Zahnradfahrzeug, zum Befahren von Strecken mit starkem Gefälle, mit mehreren zum Anhalten des Fahrzeuges geeigneten mechanischen Bremseinheiten, von denen jede eine Bremse und eine ihr zugeordnete Betätigungsvorrichtung mit einem über eine Betätigungsleitung beeinflußbaren Stellorgan enthält, wobei die Bremseinheiten über mindestens zwei Bremssteuerorgane im Sinne 60 einer eine Bremsung auslösenden Verstellung betätigbar sind und zur Ausübung von Bremskräften ausgelegt sind, deren Summe größer ist als die für das sichere Anhalten des Fahrzeuges erforderliche minimale Gesamtbremskraft, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellorgane (12) aller Bremseinheiten (7) des Fahrzeuges zueinander -4- Nr. 391454 parallel geschaltet und mit den bzw. allen Bremssteuerorganen (31) der Bremseinrichtung verbunden sind, welche Bremssteuerorgane (31) ebenfalls zueinander parallel geschaltet sind, und daß die Summe der durch alle Bremseinheiten (7) des Fahrzeuges erzeugbaren Bremskräfte kleiner ist als das Zweifache der zum Anhalten des Fahrzeuges erforderlichen minimalen Gesamtbremskraft. 5
2. 2. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, mit an eine hydraulische oder pneumatische Druckmittelquelle anschließbaren Stellorganen, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stellorgane (12) über eine einzige Anschlußleitung (Ringleitung (21)), welche zugleich als Speise- und Steuerleitung dient, mit den Bremssteuerorganen (31) verbunden sind. 10
3. 3. Bremseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Stellorganen (12) mindestens zwei in Serie geschaltete Lösesteuerorgane (32) vorgeschaltet sind, welche in einer in die Anschlußleitung (Ringleitung (21)) mündenden Druckmittel-Zuführleitung (23) angeordnet und je zwischen einer das Lösen der Bremsen (11) zulassenden Lösestellung und einer das Lösen verhindernden Sperrstellung verstellbar sind. 15 20 Hiezu 1 Blatt Zeichnung -5-