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Druckluftbremszylinder mit eingebauter, selbsttätig einfach wirkender
Bremsnachstellvorrichtung, insbesondere für Schienenfahrzeuge Die Erfindung betrifft
einen Druckluftbremszylinder, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit am Bremskolben
befestigtem, im Zylinderdeckel geführtem Kolbenrohr und einer zwischen dem Zylinderdeckel
und dem Bremskolben eingespannten Rückführungsfeder für den Bremskolben sowie einer
im Bremszylinder eingebauten, selbsttätig einfach wirkenden Bremsnachstellvorrichtung,
die aus einer im Kolbenrohr verschiebbaren Kolbenstange und zwei auf dieser verschiebbaren
Nachstellgliedern besteht, von denen eines als Kupplungsglied zur Mitnahme der Kolbenstange
während der Bewegung des Kolbenrohres beim Bremsen und das andere als Vorschubglied
ausgebildet ist, welches dem Bremszylinder gegenüber innerhalb eines konstanten
Bereiches verschiebbar ist, der einem von der selbsttätigen Bremsnachstellvorrichtung
konstant zu haltenden Bremskolbenhub entspricht.
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Druckluftbremszylinder mit eingebauter, selbsttätig einfach wirkender
Bremsnachstellvorrichtung der eingangs beschriebenen Art für Schienenfahrzeuge sind
bekannt und finden in erster Linie bei Lokomotiven und Triebwagen Verwendung, in
denen für die Unterbringung einer selbsttätig doppeltwirkenden Bremsnachstellvorrichtung
von der im Bremsgestänge der Eisenbahnwagen gebräuchlichen Art nicht immer Platz
ist und in denen wegen der kleinen Schwankungen im Gewicht des Fahrzeuges eine selbsttätige
Doppelwirkung, d. h. nicht nur eine selbsttätige Verniinderung zu großer, sondern
auch eine selbsttätige Vergrößerung zu kleiner Bremsklotzspielräume nicht nötig
ist. In diesen Fahrzeugen ist dagegen um so mehr eine kurze Einbaulänge und eine
einfache, robuste und betriebssichere Bauart der selbsttätigen Bremsnachstellvorrichtung
erwünscht. Diese Forderungen werden von den bekannten Nachstellvorrichtungen nicht
in ausreichendem Maße erfüllt. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht
darin, eine Bremsnachstellvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die
den gestellten Forderungen entspricht. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das
Vorschubglied im Ruhezustand zwischen einem im Kolbenrohr angeordneten festen Anschlag
und einem zwischen den konstanten Bereich begrenzenden Anschlägen des Bremszylinders
im Kolbenrohr verschiebbaren Steuerglied unter dem Druck der zwischen dem Zylinderdeckel
und dem Bremskolben eingespannten Rückführungsfeder eingespannt ist, die sich dabei
über den festen Anschlag im Kolbenrohr, das Vorschubglied und das an einem der den
konstanten Bereich begrenzenden Anschläge des Bremszylinders anliegende verschiebbare
Steuerglied auf den Bremszylinderdeckel rückwirkend abstützt, und daß das Kupplungsglied
im Ruhezustand unter der Kraft einer sich gegen das Kolbenrohr abstützenden Feder
an dem im Kolbenrohr befindlichen festen Anschlag anliegt.
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Durch die Nachstellvorrichtung nach der Erfindung wird erreicht, daß
die übliche starke Rückführungsfeder im Bremszylinder nicht nur zum Rückführen des
Bremskolbens beim Bremslösen, sondern auch dazu verwendet wird, die im Bremszylinder
eingebaute Bremsnachstellvorrichtung gegen unrichtige Nachstellbewegungen unter
der Einwirkung von Erschütterungen und Stößen bei gelöster Bremse sicher zu verriegeln.
Außerdem ist durch die erfindungsgemäße Anordnung eine Verkürzung der Einbaulänge
der Nachstellvorrichtung in Verbindung mit einer einfachen sowie zuverlässigen und
bezüglich der Funktion einer weiteren durch eine zusätzliche Feder im Bremsgestänge
erzeugten Rückstellkraft unabhängigen Ausbildung der Nachstellvorrichtung ermöglicht.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung zur
Erläuterung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die Ausführungsform einer Bremsnachstellvorrichtung
im Längsschnitt und F i g. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel ebenfalls im Längsschnitt.
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Im Bremszylinder 1 ist der Bremskolben 2 verschiebbar, der mit einem
an ihm befestigten, im Zylinderdeckel 4 geführten Kolbenrohr 3 versehen ist und
von einer das Kolbenrohr umgebenden, zwischen Kolben und Zylinderdeckel eingespannten
Rückführungsfeder
5 im gezeigten Ruhezustand, d. h. bei völlig
gelöster Bremse, gehalten wird. Das Kolbenrohr 3 ist mit Längsschlitzen 6 versehen
und in der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform durch in diese Schlitze 6 eingreifende
Zapfen 7 des Zylinderdeckels an Drehung gehindert. Die beim Bremsen auf Druck beanspruchte,
im Kolbenrohr 3 verschiebbar geführte Bremskolbenstange 8 ist an ihrem äußeren Ende
mit einer Oise zum Anlenken an das Bremsgestänge versehen und in der in F i g. 1
gezeigten Ausführungsform als nicht selbsthemmende Schraubenspindel ausgebildet,
auf die auf beiden Seiten eines im Kolbenrohr 3 befestigten Anschlagringes 9 zwei
als Muttern ausgebildete Nachstellglieder 10 und 11 aufgeschraubt
sind. Der Anschlagring hat Anschlagflächen 9 a und 9 b. In dieser Ausführungsform
stützt sich die vor dem Anschlagring 9 angebrachte erste Mutter 10, die Kupplungsmutter,
im Ruhezustand unter der Kraft einer zwischen ihr und dem Kolbenrohr 3 unter Zwischenschaltung
eines Axialkugellagers 13 eingespannten Feder 14 undrehbar gegen den Anschlagring
9 ab. Die Rückführungsfeder 5 stützt sich im Ruhezustand über den festen Anschlag
9 im Kolbenrohr 3, die andere als Vorschubmutter bezeichnete Mutter 11 und ein dieser
zugeordnetes Steuerglied 12 auf den Bremszylinderdeckel 4 rückwirkend ab, so daß
die Vorschubmutter 11 im Ruhezustand unter dem Druck der üblichen starken Rückführungsfeder5
im Bremszylinder zwischen dem Anschlag 9 und dem Steuerglied 12 undrehbar festgespannt
ist. Das Steuerglied 12 besteht aus einer Hülse, die im Kolbenrohr3 dem Bremszylinderl
und dem Zylinderdeckel 4 gegenüber innerhalb eines konstanten Bereiches verschiebbar
ist, der einem von der Nachstellvorrichtung konstant zu haltenden Bremskolbenhub
entspricht. Die Mutter 11 ist durch eine zwischen der Hülse 12 und der Mutter unter
Zwischenschalten eines Axialkugellagers 15 eingespannte Feder 16 mit der Hülse 12
drehbar und verschiebbar verbunden. Die Hülse 12 ist durch in die Längsschlitze
6 des Kolbenrohres 3 eingreifende Zapfen 17 an Drehung gehindert und wirkt durch
diese Zapfen mit im Zylinderdeckel 4 vorgesehenen, die Grenzen der Verschiebbarkeit
der Hülse dem Bremszylinder gegenüber bestimmenden Anschlägen 18 und 19 zusammen.
Der vordere Anschlag 18 ist zwecks Änderung des durch die Nachstellvorrichtung selbsttätig
konstant zu haltenden Bremskolbenhubes verstellbar.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Ausführungsform nach F i g. 1
ist wie folgt: Im gezeigten Ruhezustand bei gelöster Bremse stützt sich der Kolben
2 unter dem Druck der Rückführungsfeder 5 nicht gegen den Boden des Zylinders 1,
sondern unter Vermittlung des am Kolben befestigten Kolbenrohres 3 gegen den Zylinderdeckel
4 ab. Die Feder5 ist nämlich daran gehindert, den Kolben 2 und das Kolbenrohr 3
weiter bis zur Anlage an den Kolbenboden zu führen, und zwar dadurch, daß der im
Rohr 3 befestigte Anschlagring 9 gegen die Mutter 11 anliegt, die sich an dem mit
seinen Zapfen 17 an dem Anschlag 19 anliegende Steuerglied 12 abstützt. Dies bedeutet,
daß die Mutter 11 im gezeigten Ruhezustand mit der außerordentlich großen und durch
Erschütterungen oder Stöße während der Fahrt nicht zu überwindenden Kraft der Feder
5 zwischen den Teilen 9 und 12 undrehbar festgespannt ist. Bei gelöster Bremse ist
die Mutter 11 somit sicher verriegelt und verhindert jede Verschiebung der Kolbenstange
8 gegenüber dem Kolbenrohr 3.
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Beim Bremsen werden der Kolben 2 und das Kolbenrohr 3 sowie alle darin
enthaltenden Teile, darunter auch die Kolbenstange 8, als Einheit nach links verschoben,
solange der von den Bremsklotzspielräumen abhängige Kolbenhub nicht den bei gelöster
Bremse herrschenden, freien, axialen Abstand zwischen den Zapfen 17 und dem Anschlag
18 überschreitet. überschreitet der Kolbenhub diesen Abstand, dann wird das Steuerglied
12 nach dem Anlegen des Zapfens 17 an dem Anschlag 18 in seiner Bewegung angehalten.
Das Rohr 3 und die darin enthaltenen Teile setzen die Bewegung nach links fort,
wodurch zwischen der Mutter 11 und dem Steuerglied 12 zunächst ein kleiner Zwischenraum
entsteht. Die Feder 16, die auf die Mutter 11 eine axiale Kraft in Richtung nach
rechts ausübt, versetzt diese in Drehung, bis sie durch Berührung mit dem Steuerglied
12 wieder gegen Drehung verriegelt wird. Hört die Kolbenbewegung nach links auf,
dann liegt also die Mutter 11 an dem Steuerglied 12 an, und zwischen dem Anschlagring
9 und der Mutter 11 besteht ein der erwünschten Nachstellung entsprechender axialer
Abstand. Eine Nachstellung hat jedoch noch nicht stattgefunden. Werden der Kolben
2 und das Rohr 3 in die einer gelösten Bremse entsprechende Lage zurückgeführt (nach
rechts in F i g. 1), dann erfolgt die Nachstellung in Abhängigkeit davon, ob im
äußeren Bremsgestänge eine besondere Rückführungsfeder vorhanden ist oder nicht.
Es ist ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, daß eine äußere Rückführungsfeder
nicht nötig ist. Eine einwandfreie Funktion der Vorrichtung ist selbstverständlich
auch bei Vorhandensein einer derartigen Feder gewährleistet.
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Im folgenden ist zunächst die Wirkungsweise einer Nachstellvorrichtung
ohne äußere Rückführungsfeder und bei schwergängigem Bremsgestänge beschrieben.
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Beim Bremslösen entsteht dann infolge des Widerstandes im Gestänge
in der Kolbenstange 8 eine Zugkraft, und wenn diese die Kraft der Feder
14
überschreitet, wird die Verriegelung zwischen der Mutter 10 und
dem Anschlagring 9 gelöst. Die Feder 14 versetzt die Mutter 10 in Drehung, und die
Kolbenstange 8 wird im Rohr 3 in Verlängerungsrichtung des Gestänges nach außen
gezogen. Es findet also eine Nachstellung statt. Diese Nachstellung hält so lange
an, solange in der Stange 8 die für das Zusammendrücken der Feder 14 erforderliche
Zugkraft vorhanden ist und zwischen dem Anschlagring 9 und der Mutter 11 ein axialer
Abstand besteht. Wenn sich der Anschlagring 9 und die Mutter 11 gegeneinandergelegt
haben, ist die gesamte Nachstellung ausgeführt worden. Dann setzt der Kolben 2 und
das Rohr 3 mit allen darin enthaltenen Teilen die Bewegung nach rechts fort, bis
sich die Zapfen 17 an den Anschlag 19 anlegen.
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Ist dagegen eine starke äußere Rückführungsfeder im Gestänge vorhanden,
dann wird die Druckkraft in der Stange 8 während der gesamten Bewegung der Stange
8 nach rechts bestehenbleiben. Während des ersten Teiles der Rücklaufbewegung ist
die Mutter 10 dann verriegelt, indem sie vom Druck der Feder 14 an den Anschlagring
9 gedrückt wird. Das Rohr 3 und alle darin enthaltenen Teile werden deshalb als
eine Einheit nach rechts verschoben. Nach einer dem normalen Kolbenhub entsprechenden
Bewegung
legen sich die Zapfen 17 gegen den Anschlag 19 an. Die
Spindel 8, die Mutter 11 und das Steuerglied 12 haben dann ihre Endlage erreicht.
Die Feder 5 bewegt jedoch weiterhin das Rohr 3 nach rechts, da zwischen dem Anschlagring
9 und der Mutter 11 ein axialer Zwischenraum vorhanden ist und da die Kraft der
Feder 5 größer ist als die Verriegelungskraft der Feder 14. Während der weiteren
Bewegung des Kolbenrohres 3 nach rechts wird also die Mutter 10 in Drehung versetzt,
so daß sie ständig in Berührung mit dem Anschlagring 9 bleibt. Die Bewegung des
Rohres 3 kann weitergehen, bis der Anschlagring 9 und die Mutter 11 durch die Feder
14 gegeneinander verriegelt sind. Bei Vorhandensein einer Rückführungsfeder im Bremsgestänge
wird also die Nachstellung am Ende der Rückführbewegung in die einer gelösten Bremse
entsprechende Lage ausgeführt.
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In der Praxis können sich zwischen den Beiden vorstehend beschriebenen
Wirkungsweisen Übergänge bilden, die von der Schwergängigkeit des äußeren Bremsgestänges
und von auftretenden Erschütterungen während des Bremslösens abhängig sind.
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Die in F i g. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der
in F i g. 1 gezeigten im wesentlichen nur dadurch, daß die Bremskolbenstange 8 als
eine als Zahnstange wirkende Schraubspindel ausgebildet ist, auf der die Nachstellglieder
10 und 11 als Muttern vorgesehen sind, die in durch Federn nachgiebig zusammengehaltene
Sektoren aufgeteilt sind, so daß die axiale Verschiebung dieser Muttern auf der
Spindel nicht durch Drehen der Muttern, sondern durch Rutschen der Muttersektoren
über das Spindelgewinde erfolgt, während die Verriegelung der Muttern auf der Spindel
durch Zusammenwirken der Muttern mit Anschlägen erfolgt, welche ein Herausheben
der Muttersektoren aus ihrem Eingriff mit dem Spindelgewinde verhindern. Der Mutter
11 sind zwei solche Anschläge zugeordnet. Der eine Anschlag 20 ist in der Hülse
12 fest angeordnet, und der andere Anschlag 21 ist in der Hülse 12 verschiebbar
und mit Zapfen 22 versehen, die mit dem Anschlagring 9 zusammenwirken. Zwischen
den beiden Anschlägen 20 und 21 ist eine Feder 23 eingespannt.