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Selbstregelnde Führerbremsventileinrichtung für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine selbstregelnde Führerbremsventileinrichtung für Schienenfahrzeuge
mit zwei an verschiedenen Stellen eines Fahrzeuges angeordneten, handbetätigbaren
Vorsteuerventilen mit einer Einrichtung zum Abschalten des auf dem nicht besetzten
Führerstand befindlichen Vorsteuerventils von dem den Druck in einer Hauptluftleitung
überwachenden Relaisventil und mit von den Spindeln der Vorsteuerventile betätigbaren
nockengesteuerten Be- und Entlüftungsventilen.
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Bei Führerbremsventileinrichtungen mit mehreren Bedienungsstellen,
deren Bedienungswechsel ohne Rücksicht auf den augenblicklichen Betriebszustand
der Bremseinrichtung, d. h. völlig freizügig möglich ist, ist es in einer
bekanntgewordenen Ausführung erforderlich, zusätzlich zu den Vorsteuerventilen noch
ein Impulsventil an jeder Bedienungsstelle vorzusehen, welches entweder gesondert
oder vom Handgriff des Vorsteuerventils betätigt wird und das auf ein Umschaltventil
derart einwirkt, daß das jeweils betätigte Vorsteuerventil an das Relaisventil angeschlossen
wird. Diese Einrichtung weist jedoch den Nachteil auf, daß bei Aufnahme der Bedienung
an einem Bedienungsstand zuerst das diesem zugehörige Impulsventil betätigt werden
muß, um das jeweils übernommene Vorsteuerventil durch das Umschaltventil mit dem
Relaisventil zu verbinden. Neben dem Aufwand einer zusätzlichen Bedienungsarbeit
ist die Gefahr von Fehlbedienungen dadurch gegeben, daß diese Handhabung vergessen
werden kann.
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Es ist ferner eine Führerbremsventileinrichtung bekanntgeworden, an
der die erwähnten Nachteile vermieden worden sind und die an den Bedienungsstellen
Druckknopfventile aufweist, die parallel zu einem auf einen festen Drucksollwert
eingestellten Vorsteuerventil das Relaisventil beeinflussen. Bei derartigen Führerbremsventilen
ist zwar keinerlei Handhabung zur Einschaltung des zu betätigenden Bedienungsstandes
mehr erforderlich, doch können die Druckknopfventile nicht druckerhaltend gestaltet
werden, so daß also der Druck in dem sich von den Druckknopfventilen zum Relaisventil
erstreckenden Vorsteuerkreis infolge von Temperaturänderungen, geringfügigen Undichtigkeiten
oder sonstigen Einflüssen über einige Zeit nicht konstant gehalten werden kann.
Die Aufrechterhaltung der eingestellten Schaltstellung des Relaisventils ist deshalb
nicht mit Zuverlässigkeit gewährleistet.
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Es ist weiterhin eine Führerbremsventileinrichtung bekanntgeworden,
bei der die bisher erläuterten Nachteile vermieden werden. Bei dieser Führerbremsventileinrichtung
wird ein Umschaltventil mit einem Kolbensystem verwendet, welches von den durch
die Vorsteuerventile geregelten Drücken ständig ungedrosselt und gedrosselt beaufschlagte,
sich im Ruhezustand bei nicht betätigten Vorsteuerventilen gegenseitig pneumatisch
entlastende Kolbenflächen aufweist und durch welches mittels einer pneumatischen
Schalteinrichtung - bestehend aus einem den Anschluß einer Rohrleitung bei
seiner Hubbewegung überschleifenden Kolben - bei Betätigung der Vorsteuerventile
jeweils das Vorsteuerventil mit der Steuerkammer des Relaisventils verbindbar ist,
durch das sich die Höhe des geregelten Druckes ändert. In weiterer Ausbildung dieses
Umschaltventils sind je Vorsteuerventil drei nebeneinanderliegende, jeweils
vom geregelten Druck eines Vorsteuerventils beaufschlagbare, gleichachsige
Zy-
linderräume erforderlich, die durch Kolben, welche mittels Anschläge auf
die pneumatische Schalteinrichtung in Einschaltrichtung des sie beaufschlagenden
Vorsteuerventils einwirken, voneinander getrennt sind, und deren jeweils mittlerem
Zylinderraum eine Düse mit je einem erforderlichen Behältervolumen vorgeschaltet
ist, wobei ein zusätzlicher, vom geregelten Druck eines der Vorsteuerventile beaufschlagter
Entlastungskolben mit den Kolben in Verbindung steht.
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Diese Führerbremsventileinrichtung hat jedoch den wesentlichen Nachteil,
daß bei der Forderung nach hohen Ansprechempfindlichkeiten auch das Umschaltventil
zur Gewährleistung eines sicheren Umschaltens auch bei kleinen Veränderungen des
auf das Relaisventil einwirkenden Steuerdruckes große Dimensionen infolge großer
Wirkflächen erhalten muß. Da bei stufenweisem Bremsen die Änderungsgeschwindigkeit
des Steuerdruckes in einer vorgegebenen Zeit erfolgt, ist es außerdem erforderlich,
daß das Behältervolumen am Umsteuerventil entsprechend
groß gewählt
wird, um sicherzustellen, daß das Umschaltventil bei kleinen Bremsstufen reagiert,
wobei das große Behältervolumen seinerseits wieder die Funktion des Führerbremsventils
infolge des hohen Luftbedarfs ungünstig beeinflußt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht in der Schaffung
einer Führerbremsventileinrichtung der eingangs erwähnten Art, welche völlig freizügig,
d.h. unabhängig vom augenblicklichen Betriebszustand der durch sie gesteuerten Brernseinrichtung
und ohne Handbetätigung von Zusatzeinrichtungen, jederzeit einen Führerstandwechsel
erlaubt. Außerdem soll die jeweils die Unwirksamkeit des auf dem nicht besetzten
Führerstand befindlichen Vorsteuerventils schaltende Einrichtung einer an den Hauptluftbehälter
direkt anschließbaren und zwangläufigen Folgesteuerung unterliegen, um unsichere
Faktoren, wie z. B. Düsen, in Verbindung mit Behältervolumen gänzlich auszuschalten.
Ferner sollen keine der für den Führerstandwechsel angewandten Mittel die Ansprechempfindlichkeit
der Vorsteuerventile oder des Relaisventils in irgendeiner Weise nachteilig beeinflussen
können oder aber von diesen Empfindlichkeiten abhängig sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an jedem Vorsteuerventil
ein Be- und Entlüftungsventil vorgesehen ist, das in der Mittelstellung der Spindeln
in Entlüftungsstellung, in jeder anderen Stellung der Spindeln dagegen in Belüftungsstellung
steht, und daß eines der Be- und Entlüftungsventile über eine Leitung, das andere
über eine weitere Leitung an zu den Vorsteuerventilen gehörige Schiebersteuerungen
angeschlossen ist, die mit pneumatischen, die Spindeln drehenden Dreheinrichtungen
in Verbindung stehen, wobei die beiden Schiebersteuerungen und die beiden pneumatischen
Dreheinrichtungen zusammen mit den Be- und Entlüftungsventilen eine Folgesteuerung
bilden, in der die durch Herausdrehen von Hand der einen Spindel aus ihrer Mittelstellung
und die damit verbundene zwangläufige Umsteuerung des zugehörigen Be-und Entlüftungsventils
die andere Spindel mittels der dieser zugeordneten pneumatischen Dreheinrichtung
aus jeder ihrer möglichen Lagen in ihre Mittelstellung zurückführbar ist (erste
Schaltfolge), und in der beim Erreichen dieser Mittelstellung das der zurückgeführten
Spindel zugeordnete Be- und Entlüftungsventil zwangläufig auf Entlüftung umgeschaltet
ist, die eine Betätigung der beiden Schiebersteuerungen bewirkt, durch welche das
Relaisventil mit dem handbetätigten Vorsteuerventil verbindbar ist, vom anderen
Vorsteuerventil dagegen trennbar ist (zweite Schaltfolge).
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Erfindungsgemäß wird ferner vorgeschlagen, daß die zu jedem Vorsteuerventil
gehörige pneumatische Dreheinrichtung aus einem mit der Spindel verbundenem Zahnrad
einer mit diesem in Eingriff stehenden, in einer an beiden Enden offenen Führung
gleitenden Zahnstange besteht und Führung und Zahnstange die gleiche Länge haben,
und daß die Dreheinrichtung je einen sich koaxial an die offenen Enden der
Führung anschließenden pneumatischen Zylinder mit in ihnen dichtend geführten und
federbelasteten Schlagkolben enthält, wobei die beiden Zylinderkopfkammern über
eine Rohrleitung in Verbindung stehen derart, daß bei Druckluftbeaufschla-0, n
0,
cu _- beider Zylinderkopfkammern die Schlagkolben bis an die offenen Enden
der Führung verschiebbar und dadurch zwangläufig die Zahnstange sowie die Spindel
aus jeder ihrer möglichen Lagen in die Mittelstellung des Handgriffs rückstellbar
sind.
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Weiterhin ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß die jedem Vorsteuerventil
zugeordnete gleichartige Schiebersteuerung aus einem an sich bekannten Dreikammerschieber
besteht, in deren Zylindern die Endlagen der Schieber durch Anschläge bestimmt sind,
und daß die an einem Ende jedes Schiebers liegende Kammer in beiden Endlagen an
die Zylinderkopfkammern der zugeordneten pneumatischen Dreheinrichtung angeschlossen
ist, und die Zylinder der Schiebersteuerungen je einen überströmkanal, eine
Entlüftungsöffnung sowie Anschlüsse für die das Vorsteuerventil mit dem Relaisventil
verbindenden Rohrleitungen aufweisen, wobei diese Verbindungen in der einen Schieberstellung
unterbrochen, in der anderen hersteHbar sind, und die zugehörigen Zylinderkopfkammern
bei unterbrochener Verbindung an die Entlüftungsöffnung angeschlossen sind.
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Schließlich gehört zur Erfindung eine Schaltung derart, daß jeweils
die Endkammer ohne überströmkanal der einen Schiebersteuerung mit derjenigen mit
überströmkanal der anderen über getrennte Rohrleitungen verbunden sind, und daß
die Endkammern ohne überströmkanal außerdem eine Verbindung zu dem am gleichen Vorsteuerventil
angeordneten Be- und Entlüftungsventil haben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung schematisch
dargestellt.
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An eine ständig von einer nicht dargestellten Druckluftquelle aufgeladene
Rohrleitung 1 sind ein Relaisventil 2 und zwei völlig gleiche als Druckregler
wirkende Vorsteuerventile 3 und 3 a angeschlossen, wobei das Vorsteuerventil
3 in Mittelstellung, das Vorsteuerventil 3a in Fahrtstellung, dargestellt
sind. Jedes Vorsteuerventil weist einen Handgriff 4 bzw. 4 a auf, mit welchem
eine Spindel 5
bzw. 5 a gedreht und gleichzeitig die
Höhenlage eines Ventilsitzes 6 bzw. 6 a über eine als schiefe
Ebene 7
bzw. 7 a dargestellte Verstelleinrichtung geändert werden kann.
Auf dem Ventilsitz 6 bzw. 6 a ruht ein federbelastetes Ein- und Auslaßventil
8 bzw. 8 a,
dessen Dichtfläche im Gleichgewichtszustand des
Druckreglers den Auslaßsitz 9 bzw. 9a am Ventilrohr 10 bzw.
10 a abdichtet. Das Ventilrohr 10 bzw. 10 a ist fest
mit einem Kolben (oder einer Membran) 11 bzw. lla verbunden, der unter der
Einwirkung einer auf den Regejdruck von 5kg/cm2 vorgespannten Feder 12 bzw. 12 a
steht. Die Spindel 5 bzw. 5 a
ist an ihrem topfförmigen
unteren Ende 13 bzw. 13 a
mit Steuernocken ausgerüstet, die
stellungsabhängig entweder ein Schnellbremsventil 14 bzw. 14 a, ein Abschlußventil
15 bzw. 15 a, ein Füllstoßventil mit Entlüftung
16 bzw. 16 a oder ein Angleichventil 17
bzw.
17 a betätigen. In Erweiterung dieser an sich bekannten Führerbremsventile
ist erfindungsgemäß die Ventilspindel 5 bzw. 5 a mit
einem Zahnrad 18
bzw. 18 a versehen, welches in eine Zahnstange
19
bzw. 19 a eingreift. Die Länge der Zahnstange ist so bemessen, daß
sie über den gesamten Drehbereich des Handgriffs im Eingriff mit dem Zahnrad
18 bzw. 18 a bleibt und in der Mittelstellung des Handgriffs in eine
gleich lange, an beiden Enden offene Gehäuseführung 20 bzw. 20 a hineinpaßt (s.
Vorsteuerventil 3). In der Verlängerung der Zahnstange nach
beiden
Seiten befinden sich zylindrische Räume 21 bzw. 21 a und 22 bzw. 22 a, in denen
federbelastete Schlagkolben 23 bzw. 23 a bzw. 24 bzw. 24 a an ihren
äußeren Begrenzungen anliegen und normalerweise die Zahnstange in ihren Bewegungen
nicht behindern. Die durch die Zylinder und Kolben gebildeten Zylinderkopfkammem
25 und 25 a bzw. 26
und 26 a sind über eine Leitung
27 bzw. 27 a miteinander verbunden und an je eine Schiebersteuerung
28 bzw. 28 a angeschlossen. Das an der Spindel 5
bzw.
5 a befindliche topfförmige Ende 13 bzw. 13
a
trägt einen weiteren Steuernocken, durch den in jeder Handgriffstellung
mit Ausnahme der Mittelstellung ein kombiniertes Be- und Entlüftungsventil
29 bzw. 29 a im Belüftungssinne gesteuert wird. Eine Leitung
30 führt vom Be- und Entlüftungsventil 29 des Vorsteuerventils
3 zur rechten Endkammer 31 der Schiebersteuerung 28 und zur
linken Endkammer 32 a der Schiebersteuerung 28 a am Vorsteuerventil
3 a. Vom Be- und Entlüftungsventil 29 a des Vorsteuerventils
3 a führt eine Leitung 33
zur rechten Endkammer 31 a der Schiebersteuerung
28 a und zur linken Endkammer 32 der Schiebersteuerung 28 am
Vorsteuerventil 3. An die Schiebersteuerung 28 bzw. 28 a des
Vorsteuerventils 3
bzw. 3 a sind außerdem regeldruckführende Leitungen
34 bzw. 34 a angeschlossen, die als Leitungen 35
bzw. 35
a zum Relaisventil 2 weitergeführt werden. Bohrungen 36 bzw.
36 a der Schiebersteuerungen führen zur Atmosphäre. Die Zylinder der
Schiebersteuerungen 28 bzw. 28 a enthalten außerdem Überströmkanäle
37 bzw. 37 a. An Stelle der Schiebersteuerungen 28 bzw.
28 a können auch andere Wechselorgane Verwendung finden.
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Das Relaisventil 2, das nicht zur Erfindung gehört, enthält im wesentlichen
einen unter dem Einfluß von Steuerdruck und Haupthiftleitungsdruck stehenden Relaiskolben
38 mit Ventilstange 39. Die Ventilstange 39 ist an ihrem linken
Ende als Auslaßventil für ein sich auf dem Einlaßsitz des Gehäuses abstützendes
Nachspeiseventil 40 ausgebildet. Das Relaisventil enthält weiterhin ein große Einlaßquerschnitte
überwachendes Füllventil 41 und außerdem eine Verriegelungseinrichtung 42, 43, die
der Steuerung eines Füllventils 41 dient. Eine Kammer 44 im Relaisventil 2 wird
vom Steuerdruck der Vorsteuerventile 3 oder 3 a beaufschlagt. Eine
Kammer 45 ist über die Abschlußventile 15 bzw. 15 a
und eine Kammer 46 direkt über große Querschnitte mit der Hauptluftleitung 47 verbunden.
Die im Füllventil 41 und im Nachspeiseventil 40 enthaltenen Bohrungen 48 dienen
der Entlüftung.
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Die Wirkungsweise der in der Zeichnung dargestellten Führerbremsventileinrichtung
ist wie folgt: Bei betriebsbereiter, gelöster Bremse und Betätigung des auf der
Zeichnung rechten Vorsteuerventils 3 a ist die Leitung 34 a aus der
Leitung 1 über das Ein- und Auslaßventil 8 a auf den von der Regelfeder
12 a vorgegebenen Regeldruck aufgeladen. Der Regeldruck gelangt über eine Verbindungskammer
des in seiner linken Endlage befindlichen Steuerschiebers 28 a in
die zum Relaisventil 2 führende Leitung 35 a und beaufschlagt
in der Kammer 44 den im Relaisventil 2 befindlichen Kolben 38 derart, daß
vom Nachspeiseventil 40 die Kammer 45 und von dort die Hauptluftleitung 47 über
das geöffnete Abschlußventil 15 a des Vorsteuerventils
3 a ebenfalls mit Druckluft in Regeldruckhöhe aufgeladen wird. Jede vom Fahrzeugführer
im Sinne des Lösens oder Bremsens vorgenommene und von der schiefen Ebene
7 a gesteuerte Änderung des Steuerdruckes in der Leitung 34 a wird auf das
Relaisventil 2 und von dort auf die Hauptluftleitung 47 übertragen. Die Ventile
14 a (Schnellbremsventil), 17 a (Angleichventil) und 16 a (Füllstoßventil)
sind geschlossen und werden auch nur in den zugeordneten Handgriffstellungen betätigt.
Das Abschlußventil 15 a ist in jeder Handgriffstellung mit
Ausnahme der Mittelstellung geöffnet, so daß nur in der Mittelstellung die Verbindung
vom Relaisventil 2 zur Hauptluftleitung 47 abgetrennt wird. Das Be- und Entlüftungsventil
29 a ist ebenfalls in jeder Handgriffstellung mit Ausnahme der Mittelstellung
geöffnet, so daß die zur linken Endkammer 32 der Schiebersteuerung
28 am Vorsteuerventil 3 führende Leitung 33 belüftet ist. Der
Entlüftungssitz am Ventil 29 a dagegen ist geschlossen.
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Das auf der linken Seite der Zeichnung dargestellte Vorsteuerventil
3 befindet sich in Mittelstellung. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß
das Abschlußventil 15 und das Be- und Entlüftungsventil 29 geschlossen
sind. über den Entlüftungssitz des Be- und Entlüftungsventils 29 ist die
zur rechten Endkammer 31 der Schiebersteuerung 28 und die zur linken
Endkammer 32 a der Schiebersteuerung 28 a
am Vorsteuerventil
3 a führende Leitung 30 entlüftet, Über die Leitung 30 und
den überströmkanal 37 a der Schiebersteuerung 28 a am Vorsteuerventil
3 a werden außerdem die Zylinderkopfkammern 25 a
und
26 a der Schlagkolben 23 a und 24 a entlüftet gehalten. Die
Zylinderkopfkammern 25 und 26 der Schlagkolben 23 und 24 am
Vorsteuerventil 3 sind dagegen über die Bohrung 36 der Schiebersteuerung
28 entlüftet. Wie aus der Lage der Steuerschieber 28 und
28 a, die gemäß der Zeichnung von dem in den Endkammem 32 und
31 a wirkenden und vom Be- und Entlüftungsventil 29 a des Vorsteuerventils
3 a eingesteuerten Druck bestimmt wird, zu ersehen ist befindet sich
das Vorsteuerventil 3 a über die Steuerdruckleitungen 34 a und
35 a in Wirkverbindung mit dem Relaisventil 2. Die Steuerdruckleitungen
34 und 35 dagegen sind unterbrochen und damit das Versteuerventil
3 außer Funktion. Wechselt der Fahrzeugführer den Bedienungsstand, so wird
das Vorsteuerventil 3 a in der zuletzt gewählten und den derzeitigen
Erfordernissen entsprechenden Handgriffstellung verlassen. Der Handgriff des nunmehr
zu übernehmenden Vorsteuerventils 3 wird aus der Mittelstellung heraus in
irgendeine, ebenfalls den augenblicklichen Erfordernissen entsprechenden Handgriffstellung
gedreht.
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Das Abschlußventil 15 wird dabei aufgestoßen, so daß die Verbindung
vom Relaisventil 2 zur Haupthiftleitung 47 über das Vorsteuerventil 3 hergestellt
ist. Es wird außerdem zugleich das Be- und Entlüftungsventil 29 aufgestoßen,
wobei sich der Entlüftungssitz an das Ventil anlegt und damit den Entlüftungsquerschnitt
abdichtet. Die am Be- und Entlüftungsventil29 anstehende Druckluft gelangt in die
rechte Endkammer 31 der Schiebersteuerung 28, gleichzeitig aber auch über
die Leitung 30 in die linke Endkammer 32 a der Schiebersteuerung
28 a am Vorsteuerventil 3 a. Beide Steuerschieber 28 und
28 a behalten zunächst ihre gezeichnete Lage bei, da beide Endkammern der
Schiebersteuerungen noch belüftet sind. über den überströmkanal 37 a an der
Schiebersteuerung
28 a kann jedoch der in der Leitung 30 anstehende Druck in die Zylinderkopfkammern
25 a und 26 a am Vorsteuerventil 3 a gelangen. Die Schlagkolben
23 a und 24 a werden gegen die Kraft ihrer Federn in Richtung zur Zahnstange
19 a
bewegt, so daß die Zahnstange entweder von rechts oder von links
in die Führung 20 a bündig hineingedrückt wird. Diese Stellung der Zahnstange
19 a
entspricht der Mittelstellung des Vorsteuerventils, in die die
Spindel 5 a mit Hilfe des Zahnrades 18 a
gedreht
wird. In der Mittelstellung wird das Abschlußventil 15 a geschlossen,
so daß das Relaisventil 2 von der Hauptluftleitung 47 über das Vorsteuerventil abgetrennt
ist. Es wird außerdem in dieser Stellung das Be- und Entlüftungsventil
29 a geschlossen und sein Entlüftungssitz geöffnet. Die Endkammern
31 a und 32 werden entlüftet, was zur Folge hat, daß der Steuerschieber
28 a nach rechts und der Stenerschieber 28 nach links durch den in
den Endkammern 31 und 32 a anstehenden Druck bewegt werden. In dieser
neuen Stellung der Steuerschieber ist am Vorsteuerventil 3 die Verbindung
der Steuerdruckleitung 34 zur Steuerdruckleitung 35 und damit zum Relaisventil
2 hergestellt, welches nunmehr alle vom Vorsteuerventil 3 vorgegebenen Steuervorgänge
auf die Hauptluftleitung 47 überträgt. Durch die neue Stellung des Steuerschiebers
28 sind außerdem die Zylinderkopfkammern 25 und 26 der Schlagkolben
23 und 24 über den überströmkanal 37
mit der entlüfteten Leitung
33 verbunden.
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Durch die neue Stellung des Steuerschiebers 28 a vom Vorsteuerventil
3 a dagegen ist die Verbindung der Steuerdruckleitung 34 a zur Steuerdruckleitung
35 a und damit zum Relaisventil 2 unterbrochen, so daß dieses
Vorsteuerventil außer Funktion ist. Die Zylinderkopfkammern 25 a und
26 a der Schlagkolben 23 a und 24 a werden in dieser Stellung
des Steuerschiebers 28 a von der druckführenden Leitung 30 abgetrennt
und über die Bohrung 36 a wieder entlüftet, wodurch sichergestellt ist, daß
bei einem Führerstandwechsel oder bei der Betätigung der Vorsteuerventile keine
zusätzlichen Betätigungskräfte zur überwindung irgendwelcher Widerstände aufgebracht
werden müssen.
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Die jeweils vom Be- und Entlüftungsventil 29 bzw.
29 a zu füllenden Räume sind klein, so daß die Wechselvorgänge schnell
vonstatten gehen und das jeweils gewählte Vorsteuerventil sofort betriebsbereit
ist. Außerdem werden die in der Erfindungsaufgabe gestellten Forderungen insgesamt
in relativ einfacher und daher zuverlässig arbeitender Weise durch die Erfindung
erfüllt. Eine erhebliche fortschrittliche Wirkung ist damit gegeben.