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Bremseinrichtung mit vier Bremsklötzen für einen Radsatz von Schienenfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung mit vier Bremsklötzen für einen Radsatz
von Schienenfahrzeugen, mit selbsttätig wirkender Nachstelleinrichtung und mit einem
mit einem Bremsbalken lösbar verbundenen Bremsklotzdreieck, wobei die Bremseinrichtung
eine druckmittelbeaufschlagbare Betätigungseinrichtung enthält.
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Die bisherigen Bremsen, vornehmlich Druckluftbremsen, bestehen aus
einem oder mehreren Druckluftzylindern und einem aus Hebeln und Stangen gebildeten
Übersetzungsgestänge, das die Kolbenkräfte der Druckluftzylinder auf die an den
Laufflächen der Räder angreifenden Bremsklötze überträgt und die notwendige Verkürzung
des Gestänges zum Ausgleich der Bremsklotzabnutzungen durch einen aufwendigen Gestängesteller
erwirkt. Auf Grund der relativ geringen Kolbenkraft des Zylinders sind übersetzungsgestänge
im ungefähren Verhältnis 1: 11 üblich. Dazu ist eine Vielzahl an Hebeln und Stangen
erforderlich, die durch Bolzen gelenkig verbunden sind.
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Die Gelenkstellen bedürfen ständiger Wartung, bilden unerwünschte
Verschleißstellen und verschlechtern erheblich den Wirkungsgrad der Bremse. Das
Gestänge erfordert zusätzliche Aufhängekonstruktionen im Untergestell und den Drehgestellen
und nimmt ein Großteil des Raumes zwischen den Achsen bei zweiachsigen und zwischen
den Drehgestellen bei vier- und mehrachsigen Schienenfahrzeugen ein.
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Es ist bereits im Zusammenhang mit zwei hintereinander angeordneten
Radsätzen bekannt, die Bremskraft erzeugenden Elemente in einem Bremsbalken zu verankern
und diesen beim Bremsen als Abstützung zu benutzen, während der andere Stützpunkt
von einem zweiten Bremsbalken gebildet wird, der durch Verbindungselemente mit dem
anderen »Widerlager« des Bremszylinders verbunden ist und wobei die Teile eines
Bremszylinders mit dem Bremsbalken verschweißt sind.
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Als Übertragungselement sind Druckstangen vorgesehen. Eine selbsttätige
Nachstellung bei der Abnutzung der Bremsklötze ist in dieser Einrichtung vorhanden.
Normalerweise werden für die Erzeugung der Bremskraft Bremszylinder eingesetzt.
In Verbindung hiermit ist es bekannt, Bremsbalken mit Druckplatten als Widerlager
in Bremseinrichtungen vorzusehen. Die bekanntgewordenen Anordnungen sind nur für
Drehgestelle mit fest im Rahmen liegenden Achslagern möglich. Darüber hinaus gehören
selbsttätig wirkende Nachstellvorrichtungen für Bremsgestänge und Bremszylinder
zum Stand der Technik.
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Die Unterbringung der Druckluftbremse nur in den Drehgestellen verursacht
zumeist große räumliche Schwierigkeiten. Bei Anordnung einer Mittelpufferkupplung,
die zweckmäßig einen Mittellangträger beim Fahrzeug voraussetzt, erhöhen sich die
Schwierigkeiten des Einbaus der üblichen Druckluftbremsen so weit, daß der Einbau
z. T. in der bisherigen Art nicht mehr möglich ist. Hinzu kommt, daß das Achsbremsgestänge
mit der Stützvorrichtung des Kupplungsarmes, die in Wagenmitte hinter den Kopfstücken
tief heruntergreift, leicht kollidiert.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Bremseinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die die erwähnten Nachteile nicht aufweist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Vereinigung
der folgenden Merkmale: a) der Bremsbalken ist aus in ihrem eine Buchse aufnehmenden
Mittelteil zueinander parallelen, zu den beiden Enden hin zweifach abgewinkelt verlaufenden
Flanschen gebildet und trägt an der Außenseite des außenliegenden Flansches einen
als Führung für eine verschiebbare Druckplatte dienenden Steg, wobei zwischen der
verschiebbaren Druckplatte und dem Flansch eine oder mehrere elastische an die Bremsluftleitung
anschließbare Bälge vorgesehen sind; b) die verschiebbare Druckplatte ist mit einer
durch das Mittelteil des Bremsbalkens hindurchgeführten mit einer das Bremsklotzdreieck
betätigenden und mit Gewinde versehenen Zugstange zusammenwirkenden Hülse fest verbunden,
und c) die Zugstange bildet an dem in das Mittelteil des Bremsbalkens hineinreichenden
Ende den Teil der selbsttätig wirkenden Nachstelleinrichtung.
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Nach einem weiteren Merkmal trägt die Hülse ein einer in der Buchse
sich gegen den außenliegenden
Flansch abstützenden Druckfeder zugeordnetes
Widerlager. Auf das Ende der Zugstange ist eine mit einem am Umfang Zähne aufweisenden
Bund versehene Mutter aufgeschraubt, die eine mit einem Kulissenstein und einer
federbelasteten Klinke versehene drehbare Buchse trägt, wobei der Kulissenstein
von einer an dem außenliegenden Flansch befestigten Kulisse geführt ist und die
Klinke sich gegen die Zahnbrust der Zähne des Bundes abstützt. Die Anzahl der Zähne
der Mutter ist gleich der Steigung des Gewindes in mm gemessen am Ende der Zugstange.
Das Ende der Zugstange weist widerhakenartige Eindrehungen auf, die für eine gröbere
Nachstellung vorgesehene Ausführung gedacht ist. Die Zugstange steht über einen
Segmentring, Gummifederscheiben, einen Ring und eine Hülse mit der verschiebbaren
Druckplatte in Verbindung.
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Durch einen Ausschnitt der Buchse ist das zahnförmige Ende eines sich
über einen Führungsstift auf eine Führungsbahn abstützenden, unter der Einwirkung
einer Feder stehenden und an einem Lager drehbar befestigten Mitnehmerhebels in
die widerhakenartigen Eindrehungen einrastbar. Der Segmentring weist Aussparungen
auf, in die der Ansatz einer Führungsscheibe einführbar ist.
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Nach der Anordnung gemäß der Erfindung ist jegliches übersetzungsgestänge
vermieden. Lediglich die die Bremsklötze tragenden Balken sind beibehalten, die
in der üblichen Art mit Hängeeisen am Untergestell- oder am Drehgestellrahmen aufgehängt
sind. Je Achse ist ein Bremsklotzbalken so ausgebildet, daß er das eigentliche druckausübende
Element in sich aufnimmt. Beim Bremsvorgang werden die Bälge durch die einströmende
Druckluft aufgebläht, und die anliegenden Druckplatten drücken einerseits und ziehen
andererseits die mit ihnen verbunden Bremsklotzbalken so weit, bis die Bremsklötze
fest an den Radreifen anliegen.
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Die Spielvergrößerung durch die Abnützung der Bremsklötze kann üblicherweise
durch die Verkürzung des Abstandes der Bremsbalken durch eine Gewindenachstellung
an der Zugstange erzielt werden. Größere erforderliche Verkürzungen durch Abdrehen
der Radreifen können durch Nachstecklöcher in den Zugbändern erreicht werden.
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Ist eine selbsttätig wirkende Nachstellung für die Bremsklotzabnützung
erforderlich, ist die Zugstange an dem in das Mittelteil des Bremsbalkens hineinreichenden
Ende als Teil dieser Nachstellung gestaltet.
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Die normalen Einrichtungen der Druckluftbremse, d. h. die Hauptluftleitung,
der Luftbehälter und das Steuerventil mit Lösezug werden für die Bremseinrichtung
nach der Erfindung beibehalten. Lediglich muß in die Leitung vom Steuerventil zu
den Bälgen ein Druckmindererventil für die Abbremsung des leeren Wagens eingebaut
werden. Das Druckmindererventil wird durch die normale Umstellvorrichtung »Leer-Beladen«
jeweils eingestellt.
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Wenn ein Steuerventil mit einem eingebauten Druckmindererventil, welches
pneumatisch gesteuert wird, Verwendung findet, entfällt die vorgenannte Einrichtung.
Das Druckmindererventil wird jeweils auf den erforderlichen Druck, bezogen auf das
Wagenleergewicht, eingestellt.
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Die Ausführung nach der Erfindung stellt eine wesentliche Vereinfachung
dar, bedarf keiner besonderen Wartung, ist verschleißarm und erspart ein nicht unerhebliches
Gewicht.
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In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung
schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 die Anordnung der Bremseinrichtung an
einem Radsatz im Grundriß, F i g. 2 die Bremseinrichtung in Seitenansicht gemäß
11-II der F i g. 1, F i g. 3 den Bremsbalken im Querschnitt in Richtung der Zugstange
gemäß III-III der F i g. 4, F i g. 4 einen Ausschnitt des Bremsbalkens im Horizontalschnitt
gemäß IV-IV der F i g. 2 mit Draufsicht auf die Nachstelleinrichtung, F i g. 5 die
zur Nachstelleinrichtung gehörende Mutter in Ansicht in Richtung V-V der F i g.
3, F i g. 6 ein anderes Ausführungsbeispiel für die Nachstellung, gemäß dem der
Bremsbalken im Querschnitt in Richtung der Zugstange gemäß VI-VI der F i g. 7 dargestellt
ist, F i g. 7 die Nachstellung der F i g. 6 im Horizontalschnitt gemäß VII-VII der
F i g. 6, F i g. 8 die Ansicht der Anordnung der Übertragungselemente zwischen Zugstange
und Druckplatte gemäß VIII-VIII der F i g. 6 und F i g. 9 den Querschnitt durch
die im Mittelteil des Bremsbalkens angebrachte Buchse gemäß IX-IX der F i g. 6.
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An einem Radsatz 10 mit einer Radsatzachse 101 eines nicht dargestellten
Schienenfahrzeuges liegen beim Bremsen die Bremsklötze 11 und 12 eines Bremsklotzdreieckes
13 üblicher Bauart an sowie die Bremsklötze 14 und 15 eines Bremsbalkens 16. Das
Bremsklotzdreieck 13 ist über Zugbänder 17, die Nachstellöcher 171 aufweisen, mit
einer Halterung 18, die an einer Zugstange 19 angreift, verbunden. Die Zugstange
19 wird durch eine im Mittelteil des Bremsbalkens 16 gelagerte Buchse
20 geführt und wird unter dem Einfluß des Druckmediums, z. B. der Druckluft,
beim Einleiten des Bremsvorganges in der einen und beim späteren Lösen der Bremse
in der anderen Richtung unter Einwirkung einer Federkraft bewegt.
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Der Bremsbalken 16 wird von im Mittelteil parallel zu den Enden hin
abgewinkel sich nähernden Flanschen 161 und 162 gebildet, die an ihren Enden abermals
abgewinkelt auf ein Stück parallel zueinander geführt die Bolzen 21 für die Befestigung
der Bremsklötze 14 und 15 zwischen sich aufnehmen. In waagerechter Ebene sind die
Flanschen 161 und 162 durch Stegbleche 163 und 164 miteinander verbunden, die mit
einer im Mittelteil liegenden Buchse 165 verschweißt sind.
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Vor dem Flansch 162 auf der der Radsatzachse 101 abgewandten Seite
ist in einem Abstand zu ihm eine Druckplatte 22 vorgesehen, die mit der Buchse 20
fest verbunden ist. In dem durch den Abstand zwischen der Druckplatte 22 und dem
Flansch 162 gebildeten Zwischenraum sind eine oder mehrere elastische Bälge 23 untergebracht.
Hierfür kann Gummi oder Kunststoff verwendet werden, der teilweise auf der Druckplatte
22 und/oder dem Flansch 162 aufvulkanisiert ist. Lediglich die Zone am freien, mit
der Druckplatte 22 und dem Flansch 162 nicht in Berührung kommenden Umfang dieser
Bälge 23 kann frei beweglich gelassen werden. Diese Bälge 23 sind über Leitungen
24 unter Einschaltung eines Druckmindererventils 25 an die Bremsluftleitung 26 anschließbar.
Um diese Bälge 23 vor Staub und anderen
sie beschädigenden Einflüssen
zu schützen, sind am Umfang der Druckplatte 22 Dichtungen 27 vorgesehen,
die sich gegen einen gleichzeitig als Versteifung dienenden umlaufenden Steg 28
abstützen.
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Beim Einschalten der Bremsen strömt Druckluft in die Bälge 23, die
sich ausdehnen und sowohl die Druckplatte 22 wie auch durch Abstützung gegen den
Flansch 162 den Bremsbalken 16 relativ zueinander verschieben. Während der Bremsbalken
16 seine Bremsklötze 14 und 15 gegen den Radsatz 10
drückt,
nimmt die sich verschiebende Druckplatte 22 die Zugstange 19 und somit das Bremsklotzdreieck
13 mit, so daß die Bremsklötze 11 und 12 zum Radsatz hin gezogen
werden und zum Anliegen kommen. Beim Bremsvorgang wird durch die Bewegung des Flansches
162 eine in der Buchse 165 untergebrachte Druckfeder 29 gespannt, indem sie
sich gegen ein Widerlager 30 abstützt, das auf der Buchse 20 befestigt ist. Für
den Aus- und Einbau dieser Druckfeder 29 ist die Buchse 165 auf der einen Seite
durch einen Deckel 31 verschlossen. Sobald die Bremse gelöst wird, die Druckluft
aus dem Balg 23 entweicht, kommt die Druckfeder 29 zur Wirkung und bringt den Bremsbalken
16 wie auch das Bremsklotzdreieck 13 wieder in die Ausgangslage zurück.
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Das Ende der durch das Mittelteil des Bremsbalkens 16 geführten Zugstange
19 ist als Teil einer selbsttätig wirkenden Nachstellung der Bremsklötze gestaltet.
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Die F i g. 3 bis 9 zeigen zwei Ausführungsbeispiele einer solchen
Lösung; während in den F i g. 3 bis 5 eine feinstufige Nachstelleinrichtung dargestellt
ist, enthält die Ausführung gemäß der F i g. 6 bis 9 eine Nachstelleinrichtung für
größere Stufenabstände.
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Am Zugstangenende 191 ist ein Gewinde eingeschnitten, auf das eine
mit einem Bund 321 versehene Mutter aufgeschraubt ist. Am Umfang des Bundes
321 sind Zähne 322 vorgesehen. Auf der Mutter 32 ist eine Buchse 33
drehbar gelagert, die einen kugelförmigen Kulissenstein 34 und eine unter der Einwirkung
einer Feder 35, beispielsweise einer Gummifeder, stehende drehbare Klinke 36 trägt.
Die Klinke 36 stützt sich gegen die Zahnbrust 323 des jeweiligen Zahnes 322, mit
dem sie im Eingriff steht, ab. Der Kulissenstein 34 wird von einer Kulisse 37, die
an dem Flansch 162 befestigt ist, geführt.
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Beim Bremsvorgang durch Aufblasen der Bälge 23 entfernen sich die
Druckplatten 22 und der Flansch 162 voneinander, und die mitwandernde Kulisse 37
verursacht auf Grund der Schrägführung über den kugelförmigen Kulissenstein
34 eine Linksdrehung der auf der Mutter 32 gelagerten Buchse 33. Bei dieser
Drehung gleitet die Klinke 36 auf der Flanke eines Zahnes 322, mit dem sie gerade
im Eingriff steht, entlang. Die Klinke 36 wird durch die Feder 35 angedrückt. Das
Bemsklotzspiel und somit der Hub in der Schrägführung sind anfänglich so eingestellt,
daß die Klinke 36 sich bis auf ein vorher ermitteltes festgelegtes Maß dem nächsten
Zahn 322 nähert.
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Beispielsweise ist bei einem Bremsklotzspiel von je 10 mm die Schrägführung
so bemessen, daß sich die Buchse 33 so weit nach links dreht, bis sich die Spitze
der mitgehenden Klinke 36 auf einen Millimeter dem nächsten Zahn 322 nähert.
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Nutzen sich die Bremsklötze um je 0,5 mm ab, dies entspricht einer
Verlängerung des Weges von 1 mm, fällt die Klinke 36 in den nächsten Zahn 322 ein.
Beim Lösen der Bremse drückt die Druckfeder 29 die Druckplatte 22 und den Flansch
162 in die Ausgangsstellung zurück, und die zurückdrehende Buchse 33 mit der Klinke
36 dreht die Mutter 32 um einen Zahn 322 weiter. Die Gewindesteigung beträgt 12
mm, und die Anzahl der Zähne 322 auf der Mutter beträgt 12. Somit wird beim Vorschub
eines Zahnes 322 die Zugstange 19 um 1 mm vorgezogen. Dieser Vorschub entspricht
der Abnutzung der Bremsklötze.
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Die Nachstellvorrichtung ist durch eine Hülse 38
und eine Kappe
39 gegen Verschmutzung geschützt. Der Aufbau der Nachstelleinrichtung für größere
Stufen ist wie folgt: Das Zugstangenende weist widerhakenartige Eindrehungen
192 auf. über einen Segmentring 40, der über eine aufvulkanisierte
Gummifeder 41 mit einem Ring 42 eine Einheit bildet, ist die Zugstange
19 mit der Druckplatte 22 fest verbunden, wobei noch zwischen dem Ring 42
und der Druckplatte 22 eine Hülse 43 eingeschaltet werden kann. Die vor dem Ring
42 liegende Scheibe 44 dient einmal der Führung des Segmentringes
40 und zum anderen, wenn sie umgekehrt eingesetzt wird, so daß ihre Vorsprünge
441 in Aussparungen 401 des Segmentringes 40 eingreifen, um den Segmentring
40 gegen die Gummifeder 41 aus der Eindrehung 192 herausheben zu können.
Dies ist erforderlich, wenn die Zugstange 19 in ihrer Anfangsstellung beim Einsatz
neuer Bremsklötze zurückgeführt werden muß. Eine Kappe 45 schützt die Nachstelleinrichtung
vor Verschmutzung.
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In einem Lager 46 im Hohlraum der Buchse 165 ist ein Mitnehmerhebel
47 drehbar gelagert. Der Mitnehmerhebel 47 hat eine sägezahnförmige Nase
471
und trägt einen Führungsstift 472. In der Buchse 20
ist im
Bereich des Mitnehmerhebels 47 eine als Führungsbahn 48 ausgebildete Aussparung
49 vorgesehen.
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Die Führungsbahn 48 ist so ausgelegt, daß der Mitnehmerhebel 47 mit
dem Führungsstift 472 sich so absenkt, daß die Nase 471 erst dann in eine Eindrehung
192 der Zugstange 19 eingreift, wenn die Bremsklotzabnutzung auf beiden Seiten eines
Rades die Entfernung von einer Eindrehung zur anderen erreicht hat. In diesem Falle
schiebt die Nase 471 die Zugstange 19 um eine Eindrehung weiter, und der
Segmentring 40 wird angehoben, bis er in die nächste Eindrehung fällt. Damit
wird die Entfernung zwischen dem Bremsklotzdreieck 13 und dem Bremsbalken 16 verkürzt,
und das normale Bremsklotzspiel ist wieder hergestellt.
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Um einen sicheren Eingriff des Mitnehmerhebels 47 zu gewährleisten,
ist eine Druckfeder 50 vorgesehen.