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Vorrichtung zum selbsttätigen Nachstellen des Kolbenhubs von durch
Druckluft beaufschlagten Bremszylindern Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum selbsttätigen Nachstellen des Kolbenhubs von durch Druckluft beaufschlagten
Bremszylindern, -bei der in dem von der hohlen Kolbenstange des Betätigungszylinders
gebildeten Hilfszylinder ein weiterer auf das Bremsbetätigungsgestänge wirkender
Kolben geführt ist, der über ein selbsttätiges Gesperre jeweils um ein der Reibbackenabnutzung
entsprechendes Maß im Hilfszylinder verschiebbar ist, wobei im Boden des Betätigungskolbens
Rückschlagventile angeordnet sind, über die die Bremszylinderkammer und die Hilfszylinderkammer
miteinander in Verbindung stehen.
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Es ist eine Vorrichtung zum selbsttätigen Nachstellen des Kolbenhubs
von Bremszylindern bekannt, bei der in dem von der hohlen Kolbenstange des Betätigungskolbens
gebildeten Hilfszylinder ein weiterer auf das Bremsgestänge wirkender Kolben geführt
ist, der über ein selbsttätiges Gesperre jeweils um ein der Reibbackenabnutzung
entsprechendes Maß im Hilfszylinder verschiebbar ist, wobei im Boden des Betätigungskolbens
ein in Richtung zum Hilfszylinder öffnendes Rückschlagventil vorgesehen ist, das
gegen Ende der Rückstellbewegung des Betätigungskolbens den Hilfszylinder zur Atmosphäre
verbindet, und ein seitlich liegendes, zur Bremszylinderkammer öffnendes Rückschlagventil
angeordnet ist.
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Bei dieser bekannten Anordnung wird bei Bremsbeginn zuerst der kleine
Kolben über das Rückschlagventil mit Druckluft beaufschlagt und so weit vorgeschoben,
daß er die Bremsklötze an die Räder andrückt und den Totgang der Bremsklötze eingeholt
hat. Der Druckanstieg im Hilfszylinder öffnet das Rückschlagventil, so daß Druckluft
zuerst vom Hilfszylinder und dann von der Öffnung in die Bremszylinderkammer überströmen
kann und den Bremszylinder nach vorn bewegt, der über das Gesperre mit dem Bremsgestänge
nach Betätigung des Kolbens kraftschlüssig verbunden ist. Erst von diesem Augenblick
an wird die Bremse angezogen.
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Wird die Bremszylinderkammer zur Atmosphäre entlüftet, so kehrt der
Kolben unter Einwirkung einer Rückstellfeder in seine Ruhestellung zurück, und das
Rückschlagventil wird über eine Hohlstange von seinem Sitz abgehoben. Gleichzeitig
wird auch die kraftschlüssige Verbindung zwischen den beiden Kolben durch Ausrücken
eines Gesperres aufgehoben. Der Hilfszylinder wird über in der Stange angebrachten
öffnungen zur Atmosphäre entlüftet, und der Kolben kehrt unter der Wirkung der Rückstellfeder
in seine Ausgangsstellung zurück.
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Diese bekannte Vorrichtung weist vor allem den Nachteil auf, daß der
Totgang des Gestänges und die Abnutzung der Bremsklötze bei jedem Anlegen der Bremse
zuerst durch den kleinen Kolben eingeholt werden muß, bevor der große Kolben, d.
h. die Bremsung, zur Wirkung kommt. Dadurch werden Unterschiede in der Bremsansprechzeit
bedingt, die um so größer sind, je mehr die Bremsklötze abgenutzt sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung dieser
Art zu schaffen, bei der die Ansprechzeit der Bremse unabhängig von der Reibbackenabnutzung
gleichgehalten wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß außer
einem zur Bremszylinderkammer öffnenden Rückschlagventil, das nach überschreiten
des Bremslüftspiels ein Taststift öffnet und die Bremszylinderkammer mit der Hilfszylinderkammer
verbindet, ein weiteres, zur Hilfszylinderkammer öffnendes Rückschlagventil angeordnet
ist, das gegen Ende der Rückstellbewegung des Betätigungskolbens ebenfalls ein Taststift
öffnet und dadurch die Hilfszylinderkammer mit der Bremszylinderkammer verbindet.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Bremsnachstellung immer
während des Lösungshubes des Bremskolbens erfolgt, so daß eine während einer Bremsung
erfolgte Abnutzung der Bremsklötze bei der nachfolgenden Bremsung nicht mehr in
Erscheinung tritt.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens weist das selbsttätige
Gesperre ein im Schubstück des
Kolbens gleitbar gelagertes Sperrglied
auf, wobei die mit diesem in Eingriff gelangenden Zähne des Kolbenstangenteils hinterschnitten
sind, so daß sich das Sperrglied und die damit verbundenen Teile jeweils nach Überschreiten
eines Zahnes um ein hiaß --urückbewegen.
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Vorteilhaft sind das zur Bremszylinderkammer öffnende Rückschlagventil
und das zur Hilfszylinderkammer öffnende Rückschlagventil koaxial zueinander angeordnet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt
und in der folgenden Beschreibung erläutert. In der Zeichnung ist F i g. 1 ein Längsschnitt
durch einen Bremszylinder mit einer Nachstellvorrichtung nach der Erfindung, F i
g. 2 das Schnittbild einer in den Bremskolben nach F i g. 1 eingebauten Tasteinrichtung
für die Nachstellvorrichtung in vergrößertem Maßstab und F i g. 3 die Darstellung
des innenverzahnten Teils der Bremskolbenstange in vergrößertem Maßstab. Das im
folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel geht aus von einem Bremszylinder mit
dichtend darin geführtem Kolben. Die Erfindung ist jedoch selbstverständlich auch
auf Membranzylinder mit auf das Bremsgestänge einwirkenden Membrankolben anwendbar.
Ebenso ist die Erfindung in beiden Fällen sowohl für die bei Eisenbahnfahrzeugen
verwendeten Klotzbremsen als auch für die bei Kraftfahrzeugen verwendeten Trommelbremsen
geeignet.
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Der mit der Nachstellvorrichtung versehene Bremszylinder besteht wie
üblich aus einem Zylinder 1 mit einem verschiebbar darin angeordneten Betätigungskolben
2 und einer in einer Öffnung der Bodenplatte des Bremszylinders 1 geführten Kolbenstange
3. Die Bodenplatte 4 kann gemäß der Darstellung den Abschluß eines im Durchmesser
kleiner gehaltenen Zylinderteils oder Deckelstücks 5 bilden, das beispielsweise
mittels Schrauben 6 an dem Bremszylinder 1 befestigt ist. Die Kolbenstange 3 wirkt
mittels eines Schubstücks 7 auf eine Schubstange 8, die auf übliche Weise mit dem
Bremsgestänge verbunden ist. Weiterhin ist der Bremszylinder mit einem Schraubenstutzen
9 zur Zuführung der Druckluft auf eine der Stirnflächen des Betätigungskolbens 2
versehen. Darüber hinaus ist wie üblich ein Faltenbalg 10 zum Schutz der Kolbenstange
an der Schubstange 8 einerseits und an dem Zylinderteil 5 andererseits befestigt.
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Die in den Bremszylinder eingebaute selbsttätige Hubnachstellvorrichtung
setzt sich wie folgt zusammen: Die Kolbenstange 3 ist hohl und z. B. aus zwei durch
Schrauben 10 miteinander verbundenen Teilen 3 a, 3 b hergestellt.
In dem Teil 3 b ist ein kleiner Kolben 11 beweglich angeordnet, dessen Kolbenstange
fest mit dem auf die Schubstange 8 des Bremsgestänges einwirkenden Schubstück 7
verbunden ist.
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In dem Schubstück 7 ist ein Sperrglied 12 eines Gesperres 3, 12, 14
mit durch eine Feder 13 belasteten Sperrklinken angeordnet. Die Sperrzähne befinden
sich unter der Wirkung der Feder 13 im Eingriff mit Vorsprüngen oder Zähnen 14 im
Innern des Teiles 3 a der Kolbenstange. Dies stellt den ersten Bestandteil der selbsttätigen
Hubnachstellvorrichtung dar.
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Es ist die besondere Form der Zähne 14 zu beachten, durch die
erreicht wird, daß nach der Vorbeibewegung des Sperrglieds 12 an einem Zahn 14 das
Schubstück 7 sich um ein geringes Maß g zurückbewegt und das Sperrglied 12 zu einem
weiter unten beschriebenen Zweck mitschleppt (F i g. 3).
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Der zweite Bestandteil ist eine im einzelnen in F i g. 2 dargestellte
und in dieser Darstellung unmittelbar an dem Betätigungskolben 2 angeordnete Tasteinrichtung.
Selbstverständlich könnte diese Tasteinrichtung auch an einer beliebigen anderen
Stelle untergebracht sein, wenn nur die Bedingung erfüllt ist, daß sie nach einem
bestimmten Kolbenhub oder gegebenenfalls sogar nach einem bestimmten Weg der Bremshebel
betätigt werden kann. Die Tasteinrichtung enthält einen mit einer Hohlspindel
16
eines Rückschlagventils 16, 17, 18, 19, 23, 24 fest verbundenen Taststift
15. Die Hohlspindel 16 ist ihrerseits mit einem Ventilverschlußteller
17 fest verbunden, der normalerweise auf einem Ventilsitz 18 in einer in
den Betätigungskolben 2 eingesetzten Schraubkappe 19 aufsitzt. Über Bohrungen
20 in der . Hohlspindel 16 und eine Kolbenbohrung 21 steht der Innenraum
der Hohlspindel mit der im Inneren der Kolbenstange 3 des Gesperres 3, 12,
14 zwischen dem kleinen Kolben 11 und dem Betätigungskolben 2 gebildeten
Kammer 22 in Verbindung.
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Eine Feder 23, die sich an einem an der Hohlspindel 16 des Rückschlagventils
16, 17, 18, 19, 23, 24 befestigten Ringflansch 24 und der Schraubkappe 19 abstützt,
belastet den Taststift 15 in Richtung nach seiner Ruhestellung.
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Weiterhin befindet sich in dem Innenraum der Hohlspindel ein durch
eine Feder 26 in Schließrichtung belastetes Rückschlagventi116, 25, 26, 27, 28,
29, dessen Verschlußteller 25 Berührung , mit der Spindel 27 eines weiteren Verschlußstücks
28 hat. Das Ventilverschlußstück 28 liegt unter der Wirkung einer Feder 29 auf einem
am Ende der Hohlspindel 16 des Rückschlagventils 16, 17, 18, 19, 23, 24 eingearbeiteten
Sitz auf und ist mit einem Taststift 30
fest verbunden, der um ein Maß h aus
der Stirnebene der Schraubkappe 19 heraustritt.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Normalerweise,
d. h. bei noch nicht abgenutzten Bremsklötzen bzw. Bremsbelägen legt der Betätigungskolben
2 nicht den ganzen Hub zurück, so daß der Taststift 15 nicht oder nur leicht mit
der Stirnwand des Bremszylinderdeckels 5 in Berührung kommt und er daher nicht nach
links verschoben wird.
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Sind dagegen die Bremsklötze bzw. die Bremsbeläge schon abgenutzt,
so bewegt sich der Betätigungskolben 2 nach Zuführung der Druckluft durch den Schraubstutzen
9 weiter nach rechts, so daß der Taststift 15 an die ringförmige Stirnwand des Bremszylinderdeckels
5 anstößt und dadurch den Ventilverschlußteller 17 des Rückschlagventils 16, 17,
18, 19, 23, 24 von seinem Sitz abhebt. Die Druckluft strömt daraufhin aus der Bremszylinderkammer
31 über das geöffnete Ventil in das Innere der Hohlspindel 16, wo sie das Rückschlagventil16,
25, 26, 27, 28, 29 gegen die Spannung der Schließfedern 29, 26 öffnet und weiter
durch die Bohrungen 20 und die Kolbenbohrung 21 in die Hilfszylinderkammer 22 gelangt.
In dieser Kammer 22 beaufschlagt die Druckluft den kleinen Nachstellkolben 11 und
verschiebt somit das Schubstück 7 und die Schubstange 8, bis das Gestänge an der
Bremse anliegt. Durch Überschreiten eines oder mehrerer Zähne 14
durch
das Sperrglied 12 kann demnach die Abnutzung ausgeglichen werden.
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Es ist wesentlich, daß die in der Hilfszylinderkammer 22 enthaltene
Druckluft im Augenblick des Lösens der Bremse durch den auf seinen Sitz in der Hohlspindel
16 zurückkehrenden Ventilverschlußteller 25 eingeschlossen wird, d. h. sobald
der Druck in der Bremszylinderkammer 31 gleich oder geringer als der Druck in der
Hilfszylinderkammer 22 geworden ist (F i g. 2).
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Die auf den kleinen Kolben 11 wirkende Druckluft verschiebt diesen
mit Einsetzen des Bremslösevorgangs nach rechts mit einer Kraft f von
Hierin ist p der Druck der Druckluft im Zeitpunkt des Bremsens, d. h. im Schließzeitpunkt
des Ventilverschlußstücks 25. S die Fläche des Kolbens 11, Vi22 das Anfangsvolumen
und Vf22 das Endvolumen der Kammer 22.
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Wird das Spiel zwischen Bremsbelag und Bremstrommel nur etwas größer
als der Abstand G (Abstand der Spitze des Taststifts 15 in Ausgangsstellung von
der Stirnwand des Bremszylinderdeckels 5), so erfolgt während des auf die nächste
Bremsung folgenden Lösungshubs die selbsttätige Nachstellung des Kolbenhubs des
Betätigungskolbens 2 und somit auch die Reduzierung des Spiels zwischen Bremsbelag
und Bremstrommel. Der Abstand G wird je nach Erfordernis gleich dem Ein- oder Vielfachen
einer Zahnbreite (g+t) gewählt.
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G=n(g+ t).
wobei n eine ganze Zahl ist.
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Andererseits kann es aber auch nicht zu einem dauernden Anliegen der
Bremsklötze am Rad bzw. der Bremsbeläge an der Trommel kommen; denn durch die besondere
Form der Zähne 14 wird eine kurze Rückwärtsbewegung der Schubstange 8 um das Maß
g bewirkt. Damit wird vermieden, daß die Hubnachstellung ein ständiges Schleifen
der Bremsen nach sich zieht; und infolgedessen wird der Erwärmung der Bremsen infolge
dauernden Anliegens der Bremsklötze bzw. Bremsbeläge an den Radreifen bzw. an den
Bremstrommeln vorgebeugt.
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Die Verwendung der beschriebenen Tasteinrichtung ergibt als wesentlichen
Vorteil, daß der Druck in der Hilfszylinderkammer 22 fast vollständig erhalten bleibt,
wenn der in der Bremszylinderkammer 31 herrschende Bremsdruck unter den Druck in
der Kammer 22 absinkt. Damit wird jeder größere Druckabfall in der Kammer 22 während
des Bremslösevorgangs, wenn der Betätigungskolben 2 den Ventilverschlußteller 17
von seinem Sitz abgehoben hält, d. h. über den ersten Teil l des Lösehubs, vermieden.
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Durch das in die Verbindung zur Kolbenbohrung 21 eingesetzte Rückschlagventil16,
25, 26, 27, 28, 29 bleibt der Druck in der Kammer 22 während der dem Kolbenweg l
entsprechenden Lösephase fast auf seinem Höchstwert erhalten.
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Darüber hinaus ergibt die Verwendung der beschriebenen Tasteinrichtung
als weiteren Vorteil, daß die in der Kammer 22 enthaltene Druckluft nach dem Lösen
der Bremse zur Atmosphäre entlüftet wird. Sobald nämlich der Betätigungskolben 2
seine dem vollständigen Lösen der Bremsen entsprechende Endstellung erreicht, stößt
der Taststift 30 gegen die Stirnwand des Bremszylinders und spannt die Feder 29,
worauf die Ventilverschlußstücke 28 und 25 öffnen. Dadurch wird die Kammer 22 über
die Kolbenbohrung 21, die Spindelbohrungen 20, die geöffneten Rückschlagventile
und die Arbeitskammer 31 des Bremszylinders 1 beim Lösen der Bremsen durch das Bremsventil
mit der Atmosphäre verbunden.