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Einrichtung zum Verhindern des Gleiteis der Räder von Fahrzeugen,
insbesondere Schienenfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verhindern
des Gleiteis der Räder von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, mit einer
die Beaufschlagung eines Bremszylinders überwachenden Ventileinrichtung, welche
eine in Abhängigkeit von der Differenz der Drehgeschwindigkeiten von Fahrzeugachse
und einer Masse steuerbare zum Entlüften von Steuerkammern der Ventileinrichtung
dienende Umschalteinrichtung enthält.
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Es ist bereits eine Schutzeinrichtung gegen Festbremsen der Räder
durch Übersteigen des normalen Bremszylinder-Abeitsdruckes, also gegen Luftdruck-Steuerungsfehler
bekannt. Dabei ist ein auf überhöhten Bremsdruck reagierendes, pulsierend wirkendes
Ventil vorgesehen. Der Nachteil dieser bekannten Einrichtung liegt im wesentlichen
darin, daß sie viel zu träge arbeitet und darüber hinaus einen stoßweisen Gegendruck
erzeugt. Für einen einwandfreien Gleitschutz ist aber ein kurzzeitig ruhender Gegendruck
erforderlich.
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Es sind ferner bereits Gleitschutzeinrichtungen bekannt, mit deren
Hilfe die üblicherweise beim Bremsen mit der Atmosphäre verbundene Kolbenseite beim
Gleiten der gebremsten Räder durch Gegendruck beaufschlagbar ist, wobei die Verbindung
dieser Kolbenseite zur Atmosphäre unterbrochen wird. Bei einer dieser bekannten
Einrichtungen bleibt die Beaufschlagung des Bremszylinderkolbens in Bremsrichtung
beim Einleiten von Gegendruck erhalten, während bei einer anderen Einrichtung dieser
Art die in Bremsrichtung beaufschlagte Bremskolbenseite beim Einleiten des Gegendruckes
durch Entlüften entlastet wird. Nachteilig ist neben dem beachtlichen Luftverlust
die überaus große Trägheit dieser an sich bekannten Einrichtungen. Ein weiterer
Nachteil ist darin zu erblicken, daß bei einer erneuten Bremsung zuerst der Widerstand
der normalerweise entlüfteten Kolbenseite überwunden werden muß, da die Entlüftung
des vergleichsweise großen Bremszylindervolumen.s nur über eine kleine Öffnung eines
Relais erfolgt, dessen Ansprechzeit außerdem durch eine weitere kleine Entlüftungsbohrung
stark verzögert wird.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Gleitschutzeinrichtung
zu schaffen, welche sich durch äußerst kurzes und trägheitsloses Ansprechen auszeichnet;
überdies soll nach Fortfall des Gleiteis ein vergleichsweise schnelles Wiederbeaufschlagen
des Bremszylinders erreicht werden. Ferner soll beim Einsetzen der Gleitbewegung
die Bremskraft sehr schnell abgesenkt und der Druckmittelverbrauch auf ein Minimum
reduziert werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mit
der Atmosphäre verbundene Seite eines Bremszylinderkolbens bei Beginn des, Gleiteis
durch die Umschalteinrichtung mit Hilfe eines kolbengesteuerten Wechselventils mit
der vom Bremszylinderdruck beaufschlagbaren Kolbenseite unter Absperren der vom
Steuerventil kommenden Speiseleitung verbindbar ist und daß ein die Verbindung der
einen Kolbenseite zur Atmosphäre beim Gleiten unterbrechendes kolbengesteuertes
Entlüftungsventil vorgesehen ist, das ebenfalls von der Umschalteinrichtung überwacht
wird.
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Vorteilhaft stehen die Kammern auf beiden Seiten des Steuerkolbens
im Wechselventil mit dem Hilfsluftbehälter der Bremseinrichtung über jeweils eine
Drosselstelle unterschiedlichen Durchmessers in Verbindung. Zweckmäßig ist eine
Seite des Steuerkolbens des Entlüftungsventils aus dem Hilfsluftbehälter über eine
der beiden Drosselstellen entgegen Atmosphärendruck beaufschlagbar.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist die Umschalteinrichtung,
wie an sich bekannt, als mit Hilfe eines Gestänges betätigbares pneumatisches Absperrventil
ausgebildet. Die Umschalteinrichtung ist, wie ebenfalls an sich bekannt, als Absperrventil
ausgebildet
und mit Hilfe eines Elektromagneten steuerbar, dessen Erregerstromkreis mittels
eines Schalters beeinflußbar ist, welcher in Abhängigkeit vom Rollzustand der Fahrzeugräder
betätigt wird.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand von zwei Ausführungsbeispielen
ausführlich erläutert: In der Zeichnung zeigen in rein schematischer Weise, F i
g. 1 und 2 einen Teilschnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung, wobei in F
i g. 1 die Stellung der einzelnen Teile im Falle des normalen Bremsens, in F i g.
2 hingegen im Falle des Gleitens dargestellt ist, und F i g. 3 eine schematische
Darstellung der Einrichtung gemäß der Erfindung mit elektromechanischem Antrieb
an der Fahrzeugachse.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus einer Umschalteinrichtung
1 an sich bekannter Bauart, welche in der Zeichnung rein schematisch dargestellt
ist. Diese Umschalteinrichtung 1 ist im allgemeinen auf einer Achse eines Fahrzeuges
angeordnet und ist so eingerichtet, daß sie auf ein Absperrventil 2 einwirken kann,
dessen Zweck darin besteht, eine über eine Öffnung 3 mit der Atmosphäre in Verbindung
stehende Kammer C mit einer Druckluftleitung zu verbinden.
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Die Einrichtung weist ferner ein kolbengesteuertes Wechselventil 4
auf, welches mit einem unter der Einwirkung einer Feder 6 stehenden Steuerkolben
5 ausgerüstet ist. Der Steuerkolben ist mit einer Stange 7 verbunden, welche ihrerseits
mit einem unter der Einwirkung einer Feder 9 stehenden Ventil 8 in Verbindung steht.
Dieses Ventil 8 ist so eingerichtet, daß es sich entweder gegen den unteren Sitz
10 oder aber einen oberen Sitz 11 des kolbengesteuerten Wechselventils anlegen kann.
Der obere Sitz 11 umgibt die Mündung einer Leitung 12 vom Bremssteuerventil der
Bremsanlage.
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Die Kammer, in welcher das Ventil 8 angeordnet ist, steht mit einer
der Kolbenkammern des Bremszylinders 14 über eine Leitung 13 in Verbindung. Diese
Kammer ist auf der einen Seite des Bremszylinderkolbens 15 vorgesehen, der auf der
anderen Seite üblicherweise unter der Einwirkung einer Feder 16 steht. Die die Feder
aufnehmende Kammer des Bremsszylinders 14 steht gleichfalls über eine Speiseleitung
17 mit der das Ventil 8 enthaltenden Kammer in Verbindung.
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Der unterhalb des Steuerkolbens 5 befindliche Teil des kolbengesteuerten
Wechselventils 4 steht mit einer Leitung 18 über eine Drosselstelle 19 in Verbindung.
Die Leitung 18 führt zu dem in der Zeichnung nur schematisch dargestellten Hilfsluftbehälter
RA der Bremsanlage und ist mit einer weiteren Leitung 20 verbunden, welche oberhalb
des Steuerkolbens 5 in das kolbengesteuerte Wechselventil 4 einmündet. Zwischen
der Leitung 20 und der Leitung 18 ist eine Drosselstelle 20' vorgesehen, deren Durchmesser
kleiner ist als derjenige der Drosselstelle 19. Die Leitung 20 steht außerdem über
das Absperrventil 2 mit der Kammer C der Umschalteinrichtung 1 in Verbindung.
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Ein kolbengesteuertes Entlüftungsventil 22 ist über eine Leitung 21
ebenfalls an die Leitung 20 angeschlossen. Dieses Ventil 22 hat einen Steuerkolben
23, welcher entgegen dem in der Leitung 20 herrschenden Luftdruck unter der Einwirkung
einer Feder 24 steht. Der Steuerkolben 23 ist mit einer Stange 25 verbunden, welche
ihrerseits mit einem Ventil 26 in Verbindung steht. Dieses unter der Einwirkung
einer Feder 28 stehende Ventil 26 ist so eingerichtet, da.ß es sich gegen den Sitz
27 des kolbengesteuerten Entlüftungsventils 22 anlegen kann. Das Ventil
26 gestattet ein Öffnen oder Schließen der Verbindung zwischen der Speiseleitung
17 und einem in die Atmosphäre mündenden Entlüftungskanal 29.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt:
Beim Beaufschlagen der Einrichtung strömt die aus dem Hilfsluftbehälter RA kommende
Luft durch die Leitung 18 und die Drosselstelle 19 in die untere Kammer des kolbengesteuerten
Wechselventils 4. Diese Luft strömt gleichfalls durch die Drosselstelle 20' sowie
die Leitung 20 und tritt in die obere Kammer des kolbengesteuerten Wechselventils
4 ein. Die Feder 6 bewirkt eine Bewegung des Steuerkolbens 5 nach unten und hält
ihn in seiner tiefsten Stellung, da die Membran des Steuerkolbens zu beiden Seiten
dem gleichen Druck ausgesetzt ist. Die Stange 7 wird in diese Stellung mitgenommen.
Das Ventil 8 liegt auf seinem unteren Sitz 10 auf, wobei es in dieser Stellung durch
die Feder 9 gehalten wird.
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Der Druck des Hilfsluftbehälters RA wirkt gleichfalls über die Drosselstelle
20' sowie die Leitung 21 auf den Steuerkolben 23 ein, was eine Verschiebung desselben
nach oben und damit ein Zusammendrücken der Federn 24 und 28 sowie ein Anheben des
Ventils 26 mittels der Stange 23 bewirkt.
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In diesem Augenblick befinden sich die Einzelteile der Anordnung in
der in F i g. 1 dargestellten Stellung.
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Beim Bremsen nimmt der Druck im Hilfsluftbehälter RA ab, weil dieser
mit dem Bremszylinder 14 über ein Bremssteuerventil und die Leitung 12 in Verbindung
gebracht wird.
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Der Druckabfall im Hilfsluftbehälter RA pflanzt sich über die Leitung
18 in den Raum oberhalb und unterhalb des Steuerkolbens 5 fort, welcher in seiner
tiefsten Lage verbleibt (Fi g. 1), wobei sich der Unterdruck etwas schneller durch
die Drosselstelle 19 als durch die einen geringeren Durchmesser aufweisende Drosselstelle
20' hindurch fortpflanzt. Dieser Druckunterschied ist jedoch auf Grund seiner geringen
Höhe ohne Einfluß.
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Der unterhalb des Steuerkolbens 23 im Entlüftungsventil 22 herrschende
Druck reicht aus, um das Ventil offenzuhalten.
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Unter diesen Umständen bleibt die rechts vom Bremszylinderkolben 15
befindliche Kammer des Bremszylinders 14 mit der Atmosphäre über die Leitung 29
in Verbindung (F i g. 1).
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Falls die Fahrzeugräder gleiten, nimmt die Drehgeschwindigkeit der
Achsen ab, während die Masse, welche in der Umschalteinrichtung 1 angeordnet ist,
infolge der Trägheit in ihrer ursprünglichen Dreh-Bewegung fortfährt.
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Der Unterschied zwischen den Bewegungen der Achse einerseits und der
Masse andererseits bewirkt ein Öffnen des Ventils 2. Dieses Öffnen hat einen schnellen
Druckabfall in derjenigen Kammer zur Folge, welche sich oberhalb des Steuerkolbens
5 befindet. Das Gleichgewicht der Drücke, welche auf die beiden Flächen des Steuerkolbens
5 wirken, ist damit gestört, so daß sich der Kolben nach oben bewegt und mit Hilfe
der Stange 7 das Ventil 8 auf seinem oberen Sitz 11 preßt. In diesem Augenblick
wird der Bremszylinder 14 von seiner normalen Luftzufuhr
über die
Leitung 13 getrennt, und die beiden Kammern, welche sich zu beiden Seiten des Bremszylinderkolbens
15 befinden, werden über die Speiseleitung 17 miteinander in Verbindung gebracht.
Die Bremskraft sinkt dadurch sofort ab.
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Infolge des Druckabfalles wird auch der Steuerkolben 23 von der Feder
24 nach unten gedrückt. Diese Abwärtsbewegung überträgt sich über die Stange 25
auch auf das Ventil 26, welches. unter der Kraft der Feder 28 auf seinen unteren
Sitz 27 gepreßt wird.
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Die Verminderung der Bremskraft ermöglicht es, die Drehgeschwindigkeit
der Achse so weit zu erhöhen, bis diese dem Wert der inzwischen etwas abgesunkenen
Drehgeschwindigkeit der Masse in der Umschalteinrichtung entspricht.
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Das Ventil 2 schließt wieder, so daß die oberhalb des Steuerkolbens
5 endende Leitung 20 über die Drosselstelle 20' wieder beaufschlagt wird. Dadurch
wird der Kolben 5 nach unten bewegt und das Ventil 8 auf seinen unteren Sitz 10
gepreßt. Der Bremszylinder 14 wird erneut vom Bremsventil zum Bremsen beaufschlagt.
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Die Leitung 21, welche in den Raum unterhalb des Steuerkolbens 23
führt, wird gleichfalls über die Drosselstelle 20' beaufschlagt, was ein Aufwärtsbewegen
des Steuerkolbens 23 und damit ein Öffnen des Ventils 26 zur Folge hat, so daß die
die Feder 16 aufnehmende Kammer des Bremszylinders erneut mit der Atmosphäre über
die Leitung 29 in Verbindung gebracht wird.
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Die Drosselstelle 20' ist so dimensioniert, daß die Zeit, welche zum
Beaufschlagen des Bremszylinders erforderlich ist, größer ist als diejenige, innerhalb
welcher ein erneutes Ansprechen der Masse auf Gleitbewegungen erfolgen kann.
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Beim Entlüften der Bremse vollzieht sich die Entleerung des Bremszylinders
14 in bekannter Weise, wobei das Beaufschlagen des Hilfsluftbehälters RA die Anordnung
wieder in die Bestriebsstellung bringt.
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Die vorstehenden Ausführungen lassen erkennen, daß bei der erfindungsgemäßen
Anordnung im Gegensatz zu bekannten Einrichtungen der Druck in dem Bremszylinder
14 nicht in dem Augenblick aufgehoben wird, in welchem ein Gleiten erfolgt. Es werden
vielmehr die beiden durch den Kolben 15 getrennten Kammern des Bremszylinders 14
unter Absperren der sonst entlüfteten Kammer von der Atmosphäre miteinander in Verbindung
gebracht. Die Aufhebung der Bremskraft erfolgt somit dann, wenn die Drücke in den
beiden Kammern gleich sind, und zwar bei einem Druck, der oberhalb des Drucks der
Atmosphäre liegt.
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Das Angleichen der Drücke erfolgt viel schneller als das Entleeren
des Zylinders im Falle des Gleitens der Räder bei den bekannten Anlagen.
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Infolge des auf der linken Kolbenseite im Bremszylinder verbleibenden
Drucks ist die zum Wiederbeaufschlagen erforderliche Zeit kürzer, als wenn diese
Kolbenseite vollständig entleert worden wäre, wie dies bei den bekannten Anordnungen
der Fall ist. Damit ist ferner noch eine merkliche Ersparnis an Druckmittel verbunden.
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In F i g. 3 der Zeichnung ist eine Abänderung der Umschalteinrichtung
dargestellt. Diese Einrichtung weist einen Kontakt 30 auf, welcher es .ermöglicht,
einen Erregerstrom eines Elektroventils zu schließen oder zu unterbrechen.