DE1160492B - Schalteinrichtung fuer eine Gleit- und Schleuderschutzeinrichtung einer Brems- und Antriebsanlage, insbesondere fuer Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: B 61 h

Deutsche Kl.: 2Of-49

Nummer: 1160 492

Aktenzeichen: W 29179II / 20 f

Anmeldetag: 29. Dezember 1960

Auslegetag: 2. Januar 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schalteinrichtung für eine Gleit- und Schleuderschutzeinrichtung einer Brems- und Antriebsanlage, insbesondere für Schienenfahrzeuge, die aus einem zur Betätigung der Gleit- und Schleuderschutzeinrichtung dienenden Schalter besteht, der über Nockenbahnen und Abtastvorrichtungen in Abhängigkeit von der Beschleunigungsdifferenz von zwei jeweils die Rotations- und Translationsbewegung der Fahrzeugräder überwachender Trägheitsmassen schaltbar ist.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art sind die Abtastorgane exzentrisch zueinander gelagert. Dies erfordert für die elektrischen Schaltungen die Anordnung von Schleifkontakten, welche bei Schienenfahrzeugen unerwünscht sind. Nicht zentrische Abtastorgane in Form von beispielsweise in zwei Trägheitsmassen angeordneten Kulissen führen zwangläufig zu einem Käfigschaltwerk. Die bei dieser bekannten Einrichtung verwendete Kontaktscheibe weist lediglich ein begrenztes freies Spiel zwischen den beiden Kontakten auf. Dadurch sind Doppelschaltungen unvermeidbar und damit zwangläufig der Einbau einer drehrichtungsabhängigen Umschalteinrichtung erforderlich.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Schalteinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche alle die erwähnten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schalter mit einer axial angeordneten, nicht drehenden Führungsstange der Abtastvorrichtung einer in Fahrtrichtung gleitend angeordneten Translationsträgheitsmasse fest verbunden und mit Hilfe einer koaxial angeordneten, mitdrehenden Führungsstange der Abtastvorrichtung der Rotationsträgheitsmasse schaltbar ist und daß die Abtastwinkel der Nockenbahnen beider Trägheitsmassen zum Verschieben des Schalters und der mitdrehenden Führungsstange in gleicher Richtung in gleicher Axialrichtung geöffnet sind.

Durch die zentrische Lagerung der Abtastorgane kann ein handelsüblicher Schalter verwendet werden, welcher beiden Abtastorganen in entgegengesetzter Richtung volle Bewegungsfreiheit gewährt. Die Anordnung einer Umschalteinrichtung wird hierdurch entbehrlich.

Hinzu kommt noch, daß die bei den herkömmlichen Konstruktionen dieser Art verwendeten pendelnd aufgehängten Massen zu kinematisch und auch mechanisch komplizierten Abtasteinrichtungen führen, ganz im Gegensatz zu der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung, bei welcher sich die verschiebbar Schalteinrichtung für eine Gleit- und Schleuderschutzeinrichtung einer Brems- und Antriebsanlage, insbesondere für Schienenfahrzeuge

Anmelder:

Westinghouse Bremsen-Gesellschaft m. b. H.,

Hannover, Am Lindener Hafen 21

Als Erfinder benannt:
Erwin Keese, Hannover

angeordnete Masse stets längs einer zu der jeweiligen Beschleunigung proportionalen Wegstrecke bewegt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die mitdrehende Führungsstange der rotierenden Abtastvorrichtung koaxial sowohl zur nicht drehenden Führungsstange der stehenden Abtastvorrichtung als auch zur Welle der Rotationsträgheitsmasse angeordnet und steht mit einer radialen Traverse in Verbindung, welche in einem Querschlitz der Rotationsträgheitsmassenwelle geführt ist und sich unter der Kraft einer Feder über Kugellager auf den Nockenbahnen der Trägheitsmasse abstützt.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung wird erreicht, daß in jedem Falle, ob Schleudern, Gleiten, Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt die Bewegung der Führungsstange einerseits und diejenige des von der Führungsstange beeinflußten Schalters andererseits in gleicher Weise und in gleicher Richtung erfolgt, solange die miteinander zu vergleichenden Relativbewegungen gleich groß sind.

Weiterhin wird durch die besondere Form der Aussparungen an beiden Massen erreicht, daß immer dann, wenn die Trägheitsscheibe wieder anläuft, die Führungsstange vom Schalter zurückgezogen wird, der in seiner der Fahrzeugverzögerung entsprechenden Stellung verharrt. Im umgekehrten Fall wird der Schalter von der Führungsstange zurückgezogen, wenn seitens der gleitenden Masse eine ungewollte Relativbewegung, ζ. B. bei Berg- und Talfahrt oder beim Auflaufen des Fahrzeuges auf abgestellte Wagen, eintritt, so daß in keinem dieser genannten Fälle eine Schaltung erfolgen kann. Erst dann, wenn die einander zu vergleichenden Relativbewegungen bei Beginn des Gleitens oder bei Beginn des Schleu-

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derns unterschiedlich sind, erfolgt eine Betätigung des Schalters. Dadurch entfallen aufwendige und teure richtungsabhängige Umschalteinrichtungen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schalteinrichtung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Schalteinrichtung für eine Gleit- und Schleuderschutzeinrichtung und

Fig. 2 die Gleit- und Schleuderschutzeinrichtung teilweise geschnitten in einer Brems- und Antriebsanlage.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Masse bezeichnet, die durch eine federbelastete, mit Kugellagern 5 versehenen Traverse 4 entsprechend der Drehung der Radachse eines Fahrzeuges bzw. einer mit der Radachse mittels einer Mitnehmerklaue 3 starr gekuppelten Rotationsträgheitsmassenwelle 2 mitgenommen wird. Im Falle des Gleitens bzw. Schleuderns des Fahrzeugrades vollführt diese Masse gegenüber der Rotationsträgheitsmassenwelle 2 eine Relativbewegung. Dadurch werden die zwei mit der U-förmigen Traverse 4 fest verbundenen Kugellager 5 aus einer in der Rotationsträgheitsmassenwelle 2 befindlichen Nockenbahn 6 herausbewegt derart, daß hierbei die Traverse 4 in einem länglichen Querschlitz 7 in der Rotationsträgheitsmassenwelle 2 entgegen der auf einen in axialer Richtung verschiebbar gelagerten Stößel 8 wirkenden Kraft einer Feder 9 eine Bewegung nach rechts ausführt.

Die Feder 9 sucht stets die Traverse 4 und damit auch die Kugellager 5 in die tiefste Stelle der Nockenbahn 6 der Rotationsträgheitsmasse 1 zu drücken. Endanschläge 10 verhindern ein völliges Herausspringen der Kugellager 5 aus der Nockenbahn 6, d. h., die von der Rotationsträgheitsmasse 1 im Falle des Gleitens oder Schleuderns gegenüber der Radachse ausgeführte maximale Relativbewegung ist durch die Anschläge 10 begrenzt.

Durch die besondere Form der Nockenbahn 6 ist gewährleistet, daß in jedem Falle eine Bewegung der Traverse 4 und des Stößels 8 nach rechts beim Auflaufen der Kugellager 5 auf den schrägen Teil der Nockenbahn 6 erfolgt. Dabei ist es gleichgültig, ob die Rotationsträgheitsmasse 1 gegenüber der Rotationsträgheitsmassenwelle 2 eine Relativbewegung im Uhrzeigersinne oder entgegengesetzt ausführt oder ob es sich um einen Gleit- oder Schleudervorgang handelt bzw. ob das Fahrzeug sich in Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt befindet.

Die Schaltvorrichtung nach F i g. 1 enthält ferner eine Translationsträgheitsmasse 11, die parallel zur Laufbahn des Rades gelagert ist. Eine durch eine längliche Aussparung 11a in der Translationsträgheitsmasse 11 hindurchgeführte Führungsstange 12 ist mit einer Abtastvorrichtung 13 verbunden, die in einer Nockenbahn 14, die ebenso wie die Nockenbahn 6 ausgebildet ist, ruht. Mit dem linken Ende der Führungsstange 12 ist ein elektrischer Schalter 15 fest verbunden. Am rechten Ende ist eine Feder 16 angeordnet, die die Abtastvorrichtung 13 in die tiefste Stelle der Nockenbahn 14 drückt und damit auch die Führungsstange 12 mit dem Schalter 15 in der linken Endlage hält. Die im Falle einer Fahrzeugverzögerung oder -beschleunigung von der Translationsträgheitsmasse 11 ausgeführte Relativbewegung bewirkt ein Auflaufen der Abtastvorrichtung 13 auf den schrägen Teil ihrer Nockenbahn 14 derart, daß die Führungsstange 12 mit dem Schalter 15 entgegen der Kraft der Feder 16 nach rechts verschoben wird. Somit haben diese die gleiche Bewegungsrichtung wie die Traverse 4. Endanschläge 17 verhindern ein völliges Herausspringen der Abtastvorrichtung 13 aus der Nockenbahn 14, d. h... die von der Translationsträgheitsmasse 11 im Falle der maximalen Verzögerung oder Beschleunigung des Fahrzeuges ausgeführte Relativbewegung ist durch die Anschläge 17 begrenzt.

ίο Durch die besondere Form der Nockenbahn 14 ist gewährleistet, daß in jedem Falle eine Bewegung der Führungsstange 12 und des Schalters 15 nach rechts beim Auflaufen der Abtastvorrichtung 13 auf den schrägen Teil der Nockenbahn 14 erfolgt.

An den Schalter 15 sind elektrische Leitungen angeschlossen, und zwar die Leitung 18 von einer Batterie kommend, vom Schalter 15 in gezeichneter Stellung unterbrochen, über die Leitung 19 zu einem nicht weiter dargestellten Magnetventil führend, dessen Aufgabe im folgenden näher erläutert wird. Von einem Magnetventil führt eine andere Leitung entweder zur Batterie zurück oder an Masse.

Die Wirkungsweise der Schalteinrichtung nach Fig. 1 im Falle des Gleitens oder Schleuderns der Räder ist die folgende:

Im Falle einer Relativbewegung der Rotationsträgheitsmasse 1 gegenüber der Radachse wird die Traverse 4 und damit auch die Führungsstange 8. wie vorstehend näher erläutert, nach rechts bewegt.

Letztere versucht dabei, den Schalter 15 derart zu beeinflussen, daß die elektrische Leitungsverbindung von 18 nach 19 hergestellt wird. Gleichzeitig aber wird bei einem Verzögerungs- oder Beschleunigungsvorgang des Fahrzeuges von der Translationsträg- heitsmasse 11 eine Relativbewegung ausgeführt, die in ebenfalls vorstehend näher erläuterter Weise die Führungsstange 12 mit dem Schalter 15 nach rechts bewegt. Wenn nun die Radverzögerung oder -beschleunigung der Fahrzeugverzögerung oder -beschleunigung entspricht, so legen die Führungsstange 8 — gesteuert von der Traverse 4 — und der Schalter 15 — gesteuert von der Führungsstange 12 — beide den gleichen Weg nach rechts zurück, und es erfolgt keine Betätigung des Schalters 15, da eine Relativbewegung zwischen der Führungsstange 8 und dem Schalter 15 nicht stattfindet.

Hierdurch ist gewährleistet, daß bei Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeuges ohne Gleiten bzw. Schleudern die Regelvorrichtung nicht anspricht.

Erst dann, wenn zwischen Rad und Fahrzeug bei der Verzögerung oder Beschleunigung, und zwar immer vom Rad herrührend, eine Verzögerungsoder Beschleunigungsdifferenz eintritt, so legt die Führungsstange 8 einen größeren Weg als der Schalter 15 nach rechts zurück. Es erfolgt also eine Betätigung des Schalters, und die elektrische Leitungsverbindung von 18 nach 19 wird hergestellt.

Jede ungewollte Relativbewegung seitens der Translationsträgheitsmasse 11. sei es bei Berg- oder Talfahrt oder beim Auflaufen eines Triebfahrzeuges auf die anzukuppelnden Wagen, bewirkt kein Schalten, da in solchen Fällen der Schalter 15 von der Führungsstange 8 zurückgezogen wird.

Im Gegensatz zu den bekannten Ausführungs-

ßg formen von Regelvorrichtungen für die Gleit- und Schleuderschutzeinrichtungen wird beim Erfindungsgegenstand beim Wiederanrollen des Rades die Führungsstange 8 vom Schalter 15 zurückgezogen, da die

Kugellager 5 in der Nockenbahn 6 den tiefsten Punkt erreichen. Selbst dann, wenn die Kugellager 5 auf der gegenüberliegenden Bahn etwas herauflaufen, erfolgt keine Schaltung, da der Schalter 15 an einer bestimmten Stelle auf Grund der entsprechend der Fahrzeugverzögerung ausgelenkten Translationsträgheitsmassell verharrt. Bei den bekannten Ausführungen würde bei diesem Vorgang ein nochmaliges Schalten eintreten, wenn nicht richtungsabhängige Schalter eingebaut wären.

In Fig. 2 ist eine Schaltvorrichtung20, wie zu Fig. 1 näher erläutert, dargestellt. Durch Hinzufügen nachfolgend näher beschriebener, bekannter Bauelemente ist es möglich, eine Schaltvorrichtung 20 derart in einer Brems- und Antriebsanlage vorzusehen, daß sowohl für eine Gleitschutz- als auch für eine Schleuderschutzeinrichtung nur eine einzige Schaltvorrichtung nötig ist. Die in F i g. 2 dargestellte und nachstehend näher erläuterte Anlage ist jedoch nicht Gegenstand des Patentbegehrens. Eine mit 21 gekennzeichnete Umschaltvorrichtung enthält ein Steuerorgan 22, das vorzugsweise als Membran ausgebildet ist und auf der einen Seite unter dem Einfluß von Druckluft aus der Motorregulierungsleitung 23 und auf der anderen Seite unter dem Einfluß der Kraft einer vorgespannten Feder 24 steht. Endanschläge 25 und 25 α begrenzen den Hub eines Stößels 34 sowohl nach der einen als auch nach der anderen Seite. Die Umschaltvorrichtung 21 wirkt über einen weiteren Stößel 34 a auf einen Umschalter 26, der je nach Stellung der Umschaltvorrichtung entweder eine elektrische Leitungsverbindung von 27 nach 28 oder von 29 nach 30 herstellt. Eine Batterie 36 dient zur Speisung der Anlage.

Die elektrischen Leitungen 27 und 28 führen zu einem an sich bekannten Magnetventil 31, dessen Aufgabe es ist, im Falle einer Erregung der Magnetwicklung den Antriebsmotor des Fahrzeuges auf Leerlauf zu schalten und in die Bremszylinder einen Mindestdruck einzusteuern.

Die elektrischen Leitungsverbindungen 29 und 30 führen zu einem zweiten an sich bekannten Magnetventil 32, dessen Aufgabe es ist, im Falle einer Erregung der Magnetwicklung den Druck im Bremszylinder 33 kurzzeitig zu senken oder gar diesen zu entlüften. In solch einem Falle wird die Bremskraft vermindert bzw. werden die Bremsklötze vom Rad gelöst. Bei nicht erregter Magnetwicklung wird vom Magnetventil 32 die Entlüftung abgesperrt und der Durchgangsquerschnitt freigegeben.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist wie folgt:

Es sei angenommen, daß vom Fahrzeugführer ein Bremsvorgang eingeleitet wurde. Dabei wurde der Motor durch Entlüften der Motorregulierungsleitung 23 auf Leerlaufdrehzahl geschaltet. Die in der Umschaltvorrichtung 21 auf die Membran 22 wirkende Kraft der Feder 24 bewirkt eine Bewegung des Stößels 34 bzw. 34a nach links. Infolge der Eigenspannung der im Umschalter 26 befindlichen Schaltmembran 35 wird eine elektrische Leitungsverbindung von 29 nach 30 hergestellt. Bei einem Ansprechen der Schaltvorrichtung 20 infolge Gleitens der Räder (wie zu Fig. 1 näher erläutert) fließt der Strom von der Batterie 36 über die Leitungen 29 und 30 durch die Magnetwicklung des Magnetventils 32 zur Batterie 36 zurück. Das Magnetventil 32 entlüftet kurzzeitig den von dem nicht dargestellten Steuerventil in den Bremszylinder 33 eingespeisten Druck. Es erfolgt eine Verminderung der Bremskraft, und das Rad auf seiner Laufbahn rollt wieder an.

Es sei nun angenommen, daß das Fahrzeug anfährt. In diesem Falle ist die Motorregulierungsleitung 23 belüftet. Der auf der Membran 22 des Umschaltventils 21 lastende Druck bewegt den .Schaltstößel 34, 34 a entgegen der Kraft der Feder 24 nach rechts. Infolge der Eigenspannung der Schaltmembran 35 des Umschalters 26 wird die elektrische Leitungsverbindung von 27 nach 28 hergestellt. Bei einem Ansprechen der Regelvorrichtung 20 infolge Schleuderns der Räder (wie zu Fig. 1 näher erläutert) fließt Strom von der Batterie 36 über die Leitungen 27 und 28 durch die Magnetwicklung des" Magnetventils 31 zur Batterie 36 zurück. Das Magnetventil 31 vermindert den Druck in der Motorregulierungsleitung 23 oder entlüftet diese derart, daß die Motorkraft zurückgenommen und gleichzeitig über eine nicht dargestellte Schleuderschutzeinrichtung in den Bremszylinder 33 ein geringer Druck eingespeist wird.

Die Umschaltvorrichtung 21 kann aber auch durch andere den Fahr- bzw. Bremsvorgang unterscheidende Größen, wie z. B. vom Druck in der Bremsylinderleitung, gesteuert werden.

Bei der gewählten Anordnung zweier Massen 1 und 11 in der Schaltvorrichtung 20 ist es möglich, über den gesamten Beschleunigungs- oder Verzögerungsbereich eine gleichbleibende hohe Ansprechempfindlichkeit der Schaltvorrichtung 20 zu erhalten, da in jedem Falle immer nur eine Differenz der Beschleunigungen oder Verzögerungen zwischen Rad und Fahrzeug eine Schaltung hervorrufen kann. Durch die besondere Form der Nockenbahnen 6 und 14 in den Massen 1 und 11 ist es gleichgültig, ob diese Differenz die Folge eines Gleit- oder Schleudervorganges des Rades bei Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schalteinrichtung für eine Gleit- und Schleuderschutzeinrichtung einer Brems- und Antriebsanlage, insbesondere für Schienenfahrzeuge, die aus einem zur Betätigung der Gleit- und Schleuderschutzeinrichtung dienenden Schalter besteht, der über Nockenbahnen und Abtastvorrichtungen in Abhängigkeit von der Beschleunigungsdifferenz von zwei jeweils die Rotations- und Translationsbewegung der Fahrzeugräder überwachender Trägheitsmassen schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (15) mit einer axial angeordneten, nicht drehenden Führungsstange (12) der Abtastvorrichtung (13) einer in Fahrtrichtung gleitend angeordneten Translationsträgheitsmasse (11) fest verbunden und mit Hilfe einer koaxial angeordneten, mitdrehenden Führungsstange (8) der Abtastvorrichtung (4, S) der Rotationsträgheitsmasse (1) schaltbar ist und daß die Abtastwinkel der Nockenbahnen (6, 14) beider Trägheitsmassen zum Verschieben des Schalters und der mitdrehenden Führungsstange in gleicher Richtung in gleicher Axialrichtung geöffnet sind.

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mitdrehende Führungsstange (8) der rotierenden Abtastvorrichtung koaxial sowohl zur nicht drehenden Führungs-

stange (12) der stehenden Abtastvorrichtung als auch zur Welle der Rotationsträgheitsmasse (1) angeordnet ist und mit einer radialen Traverse (4) in Verbindung steht, welche in einem Querschlitz (7) der Rotationsträgheitsmassenwelle (2) geführt ist und sich unter der Kraft einer Feder

(9) über Kugellager (5) auf den Nockenbahnen (6) der Trägheitsmasse abstützt.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 932 843, 949 485, 952270.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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