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Steuereinrichtung für das Bremszylinder-Speiseventil indirekt wirkender
Druckluftbremsen von Fahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für
das Bremszylinder-Speiseventil indirekt wirkender Druckluftbremsen von Fahrzeugen,
bei der dieses Ventil durch ein bewegliches System betätigt wird. Die Steuereinrichtung
ist ferner mit zwei mittels eines Umstellhahns wahlweise einschaltbaren, die Betätigung
des Systems innerhalb einer bei geringer Geschwindigkeit oder Beladung des Fahrzeugs
unteren oder einer bei hoher Fahrgeschwindigkeit oder Beladung oberen Druckstufe
ermöglichenden Druc'kkamme,rn versehen, wobei eine zur Belastung des Systems auf
Schließung des Ventils ausgebildete Federeinrichtung vorgesehen ist. Derartige Steuereinrichtungen
sind bekannt.
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Erfindungsgemäß greift an der Federeinrichtung ein bewegliches Widerlager
an, das unabhängig vom beweglichen System aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung
verschiebbar ist, wobei das System von mindestens einem Teil der Wirkung der Federeinrichtung
entlastet wird, und ferner ist die Druckkammer einer pneumatischen Betätigungsvorrichtung
für das Widerlager in der unteren Druckstufe mittels des Umstellhahns mixt der in
dieser Druckstufe wirksamen Druckkammer verbunden, um das Widerlager nach Einleitung
einer Bremsung in die Arbeitsstellung zu verschieben, während es in der oberen Druckstufe
in der Ruhestellung verbleibt.
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Es ist bei Druckübersetzern von Fahrzeugbremsen bekannt, mittels des
Umstellhahns für die Einschaltung der unteren oder oberen Druckstufe gleichzeitig
eine Feder in der oberen Druckstufe zur Wirkung zu bringen, in der unteren Druckstufe
aber auszuschalten. Dies wurde in der Weise. erreicht, daß ein zur zusätzlichen
Beaufschlagung des beweglichen Systems des Speiseventils in der oberen Druckstufe
ausgebildeter, von der Feder belasteter Kolben durch einen Hilfsdruck in der unteren
Druckstufe außer Berührung mit dem System gehalten wird. Die hierbei erforderliche
Trennung des beweglichen Systems in zwei unabhängig voneinander verschiebbare Teile
ist sowohl in konstruktiver als auch in betrieblicher Hinsicht nachteilig. Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung, nach welcher das bewegliche Widerlager einer Federeinrichtun:g
unabhängig vom beweglichen System verstellbar ist, wird dieser Übelstand beseitigt.
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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.
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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 Hilfsluftbehälter 7 zum Bremszylinder 8 in Abhängigkeit des Druckunterschiedes
zwischen den Drücken in der Bremsleitung 5 und einem Steuerluftbehälter 9; ebenso
regelt er während des Läsens 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 Zuggeschwindigkeit dagegen in die Stellung für stärkeren Druckan:stieg
gebracht.
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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 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
einer Bodenfläche 26 versehene Büchse 25 eingreift. Diese Büchse ist mit einen in
der Gehäusewand des Druckübersetzers eingespannten Membran 28 fest verbunden. Eine
an einer Trennwand, des Gehäuses 11 abgestützte Feder 27 drückt den Boden 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.
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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 isst. 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 Küken 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.
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Die Wirkungsweise der Bremseinrichtung nach Fig. 1 ist folgende: Bei
kleiner Zuggeschwindigkeit oder Ladung 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 Feder 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 entgegen, der Feder 22 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 Boden 26 nicht mehr am Teller 24 des Stößels. 16 anliegt,
ist die Wirkung der Feder 27 auf dein 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
15 großen Fläche der Membran 14 nimmt der Druck im Bremszylinder 8 im Verlauf der
verschiedenen Bremsstufen verhältnismäßig langsam zu.
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Wird eine Bremsung bei hoher Fahrgeschwindigkeit 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
einstellen den Druckes erwünscht, indem dadurch auch bei hohen Geschwindigkeiten
eine feine Regulierung der Bremse ermöglicht wird.
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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 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 Verbindung der Kammer 18 mit der Außenluft
her.
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In Fig. 2 ist ein in einem Gehäuse 41 untergebrachter Druckübersetzer
dargestellt, der von dem in Fing. 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 Membran 14 wirkt, dient gemäß Fig. 2 die an
den Bremszylinder B angeschlossene Kammer 18 alle in 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 vorn Behälter 35 kommenden Leitung 36 verbunden werden kann. Die zwischen der
die Büchse 17 tragenden Trennwand 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 Leitung 36 oder dem Druck der Außenluft
übereinstimmt. Die Ventile 43 und 44 sind durch einen Stößel 45 verbunden, der in
nicht dargestellter Weise durch ein geschwindigkeitsabhängiges Organ betätigt wird.
Die dargestellt Stellung der Ventile 43 und 44 entspricht dem unteren Geschwindigkeitsbereich.
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Die Arbeitsweise des Druckübersetzers 41 ist, soweit sie von derjenigen
des Druckübersetzers 11 nach Fig. 1 abweicht, die folgende Bei Einleitung einer
Bremsung aus kleiner Fahrgeschwindigkeit oder geringer Beladung gelangt die aus
dem Hilfsluftbehälter 7 der Fig. 1 stammende, vom Dreidruckregler 6 durchgelassene
Druckluft durch die Leitung 36 in die Kammer 34 des Druckübersetzers 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 Hilfsluftbehälte@r nach
denn Bremszylinder 8' strömende Druckluft läßt den Druck in diesem und ° t1
der
Kammer 18 ansteigen, bis er genügt, um die Membran 13 und mit ihr den Stößel 16
gegen den Druck auf 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 Bremsstufen findet nun unabhängig
von dieser Feder statt.
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Wird eine Bremsung bei hoher Geschwindigkeit oder mit großer Last
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 im die Bremseinrichtung nach Fig. 1 sich ergebende
Charakteristik des Druckanstiegs im Bremszylinder ist im übrigen dieselbe wie bei
Einschaltung des Druckübersetzers 11.
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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 bis 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 den Kragen 56 befindet. Auf der Büchse 55 isst 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
fest verbundener, in seinem oberen Teil mit einer Bohrung 58 versehener Stößel 53
ist in der Büchse 55 verschiebbar und bildet eine Dichtung gegen 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.
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Zwischen den beiden Membranen 49 und 50 befindet sich die an den Hahn
63 angeschlossene Kammer 64. Besitzt das Fahrzeug eine geringe Geschwindigkeit,
so befindet sich der Hahn 63 in der dargestellten Stellung, in der die Kammeer 64
und die Kammer 60 mit dem Bremszylinder 8 verbunden sind. Bei hoher Geschwindigkeit
des Fahrzeugs 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 dann 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.
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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 Gleich gewischt 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.
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Die Arbeitsweise des Dreidruckreglers ist kurz die folgende Bei kleiner
Zuggeschwindigkeit oder geringer Beladung 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 Hilfsluftbehälter 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 8 entsprechend heraufgesetzt. Infolge der im Verhältnis zur Fläche
der letzteren großen Fläche der Membran 50 steigt der Druck im Bremszylinder langsam
an.
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Wird die Bremsung bei hoher Zuggeschwindigkeit oder Beladung vorgenommen,
so befindet sich der Hahn 63 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 5. Gleichzeitig wird dieser
Druck durch die Wirkung der Feder 72 um einen konstanten Betrag herabgesetzt.
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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 71 und 72 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.