DE1755783C3 - Doppelbremszylinder, insbesondere für Bremseinrichtungen von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Doppelbremszylinder, insbesondere für lastabhängig regelbare Druckmittelbremseinrichtungen von Schienenfahrzeugen, mit einem Anlegekolben, einem gleichachsig zu diesem angeordneten Festbremskolben, einem in eine Druckmittelzuführungsleitung zum Festbremskolben eingeordneten, vom Anlegekolben nach Zurücklegen eines Anlegehubes zu öffnenden, konzentrisch zu den Kolben am Zylinderboden des Doppelbremszylinders angeordneten Absperrventil und mit einer bei Druckbeaufschlagung des Festbremskolbens diesen mechanisch mit dem Anlegekolben kuppelnaen Kupplungseinrichtung.

Doppelzyllnder nach dem genannten Aufbau sind bereits bekannt, jedoch ist die Steuerung der Druckmitteibeaufschlagung in der Weise festgelegt, daß der nach einem Anlegehub des Anlegekolbens auf diesem lastende Druck eine Überwachungseinrichtung steuert, die dann die Druckmittelbeaufschlagung des Festbremskolbens steuert. Der Zuschaltdruck des Festbremskolbens liegt höher als der Ansprungdruck des Anlegekolbens,. Da bei einer lastabhängigen Regelung der Druckmittelbeaufschlagung je nach Fahrzeuglast verschiedene Enddrücke vorliegen, muß für den Zuschaltdruck des Festbremskolben der Wert des Ansprungdruckes des Anlegekolbens bei »beladen« zugrunde gelegt werden, um ein zu frühes Zuschalien des FestbremskoJbens zu vermeiden. Dieser Zuschaltdruck des Festbremskolbens beträgt dann etwa den halben Wert des Enddrukkes »leer«. Das hat zur Folge, daß sich bei leerem Fahrzeug die Bremskraft im Bereich des halben Enddruckes plötzlich verdoppelt. Das führt zu Stoßen und Zerrungen im Zug.

Bei dieser Steuerung ist der vorgeschriebene Ansprungdruck für die beiden Kolben in der Höhe von etwa 10% des jeweiligen Enddruckes nicht über den gesamten Lastbereich einhallbar.

Bei einem im wesentlichen den eingangs erwähnten Merkmalen entsprechenden, aus der DT-PS 8 27 505 bekannten Doppelbremszylinder ist die Kupplungseinrichtung derart ausgebildet, daß sie bei Überschreiten einer bestimmten, vom Anlegekolben ausgeübten Kraft schließt. Der Festbremskolben steuert hierbei ein einfaches, eine Druckdifferenz zu dessen beiden Seiten nur nach seinem öffnen ermöglichendes Absperrventil, welches im Ruhestand des Festbremskolbens geschlossen ist. Da bei diesem Doppelbreniszylinder das Zuschalten des Festbremszylinders letztlich in Abhängigkeit der Druckmittelbeaufschlagung des Anlegekolbens überwacht ist, ist er prinzipiell mit den obenerwähnten Mangeln behaftet.

Bei einer anderen bekannten Art von Doppelbremszylindern liegen ebenfalls ungünstige Verhältnisse vor. Die Steuerung der Druckmittelbeaufschlagung ist hierbei zeitabhängig, d. h. es wird angenommen, daß nach einer bestimmten Zeit vom Zeitpunkt des Beginns der Beaufschlagung des Anlegekolbens an der Anlegehub ausgeführt ist und dann über einen pneumatischen Zeitschalter die Druckmittelzuführung zum Festbremskolben öffnet.

Da bei einer lastabhängigen Steuerung verschiedene Drücke vorliegen und die zeitabhängige Steuerung durch Druckaufbau über Düsen bewirkt wird, ergeben sich je nach Laststellung verschiedene Steuerzeiten, was wiederum ungenaues Arbeiten der gesamten Bremseinrichtung mit sich bringt. Zusätzlich werden diese Ungenauigkeiten verstärkt wirksam, wenn die Überwacheinrichtung der Bremseinrichtung mit einer Zugartumstellvorrichtung (z. B. Personenzug-Güterzug) ausgerüstet ist, da diese Vorrichtung ebenfalls mit die Steuerzeiten beeinflussenden Düsen arbeitet.

Bekannt ist auch eine Bremseinrichtung, bei der die Beaufschlagung des Festbremskolbens wegabhängig vom Anlegekolben gesteuert wird. Hierbei sind die Kolben getrennt angeordnet und durch komplizierte

Gestänge und aufwendige Steuereinrichtung miteinander gekoppelt. Der Anlegekolben betätigt mit einer an seiner Kolbenstange angelenkten Einrichtung ein federbelastetes Absperrventil, das die Druckmittelzufünrung zum Festbremszylinder überwacht. Beim Losen des Festbremskolbens kann sich der Druck über das Absperrventil nur bis zu einem Restdruck von etwa 0.2 atii abbauen, da dann die Feder des Absperrventils dieses schließt. Der Festbremskolben bleibt somit in der Lösestellung in einer Lage stehen, die einer Beaufschlagungsstellung entspricht. Um dies zu vermeiden, kann zwar die Kolbenrückführfeder so stark ausbilden (bis 300 kp) werden, daß sie den Restdruck über das Absperrventil hinausrückt. Die Kraft der Rückführfeder wirkt dann aber der Bremskraft entgegen und subtrahiert sich von dieser.

Die gesamte Anordnung beansprucht viel Platz und ein präzise einstellbares Gestänge und ist für eine lastabhängige Steuerung nicht geeignet, da der Festbremskolben immer nach demselben Hub des Anlegekolbens zugeschaltet wird und deshalb bei verschiedenen Drükken momentane Bremskraftanstiege eintreten, die Stöße und Zerrungen im Zug bewirken.

Bei einem andersartigen, aus der bereits erwähnten DT-PS 8 27 505 bekannten Doppelbremszylinder ist am Anlegekolben eine Gewindespindel mit nichtselbsthemmendem Gewinde angeordnet, welche in einen gegenüber dem Arbeitsraum des Festbremskolbens abgedichtetes Kolbenrohr des Festbremskolbens ragt und dort mit einer Kupplungsmutter verschraubt ist, die drehbar und parallel hierzu in Öffnungsrichtung einer Drehkupplung zum Festbremskolben gefedert gegen diesen Festbremskolben abgestützt ist. Bei dieser Ausbildung der Kupplung besteht die Gefahr, daß beim Verschieben des Festbremskolbens die Kupplungsmutter sich unter ihrer Federbelastung entsprechend verschraubt, so daß kein Kuppeln der beiden Kolben erfolgen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Doppelbremszylinder der genannten Art anzugeben, der die obenerwähnten Nachteile vermeidet und der auch bei lastabhängiger Regelung der Druckmittelbeaufschlagung einen auf den jeweiligen Enddruck abgestimmten Ansprungdruck für die Kolben einsteuert, der beim Lösen den Arbeitsraum des Festbremskolbens ganz entlüftet und der bei lastabhängiger Regelung der Druckmittelzuführung ein ruckfreies Bremsen des Zuges gewährleistet.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Absperrventil als Doppelventil ausgebildet ist, dessen zweiter Ventilteil eine Druckbeaufschlagung des Festbremskolbens mit Atmosphärendruck überwacht und durch einen vom Anlegekolben bewegbaren Stößel betätigbar angeordnet ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung bei Doppelbremszylindern mit einer in an sich bekannter Weise aus einer auf einer Gewindespindel mit nichtselbsthemmendem Gewinde verschraubbaren und mit einer Gegenkupplungsfläche zusammenwirkenden Kupplungsmutter bestehenden Kupplungseinrichtung, kann nach einem weiteren Merkmal nach der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die Gewindespindel starr am Anlegekolben angeordnet in ein gegenüber dem Arbeitsraum des Festbremskolbens abgedichtetes Kolbenrohr ragt und die Kupplungsmutter einerseits drehbar gefedert am Anlegekolben und andererseits drehbar gefedert über ein glockenförmiges die Gewindespindel umfassendes Teil am Festbremskolben abgefangen ist.

Die weitere Ausbildung des Gegenstandes nach der Erfindung ist aus den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung ist an Hand eine;» Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung ist schematiscit ein Längsschnitt durch einen Doppelzyiinder dargestellt, der sich in seiner Lösestellung befindet.

Von einem Steuerventil 1 führt eine Leitung 2 zu einem an einem Doppelbremszylinder 3 angeflanschten Absperrventil 4 und eine weitere Le>tung 5 zu einem radial am Doppelbremszylinder 3 angeordneten Anschluß 6. Der Doppelbremszylinder S ist im Inneren durch eine starre Trennwand 7 in zwei Zylinderräume 8 und 9 geteilt. Im Zylinderraum 8 ist abgedichtet verschieblieh ein Festbremskolben JO mit einem die Trennwand 7 abgedichtet durchragenden Kolbenrohr 11 angeordnet, der sich über eine Rückstellfeder 12 an der Trennwand 7 abstützt. Im Zylinderraum 9 befindet sich ein abgedichtet und verschieblich gelagerter Anlegekolben 13, der eine in das Kolbenrohr Ii des Festbremskolbens 10 ragende Gewindespindel 14 mit nichtselbsthemmendem Gewinde und in der dazu entgegengesetzten Richtung ein in einer Wand 15 des Doppelbremszvlinders 3 mit Spiel geführtes Kolbenrohr 16 aufweist, welches eine, durch eine vorgespannte Druckfeder 17 in dem Kolbenrohr 16 gehaltene Anlenkstange 18 für ein nicht dargestelltes Bremsgestänge beinhaltet. Der Anlegekolben 13 ist über eine vorgespannte Rückdruckfeder 19 an der vorderen Doppelbremszylinderwand 15 abgefangen.

Im Absperrventil 4 befindet sich ein mit einem eine Öffnung 20 umgebenden Dichtsitz 21 zusammenarbeitendes, eine in Zylinderlängsrichtung liegende Durchgangsbohrung 22 aufweisendes Durchgangsteil 23 sowie ein in Zylinderlängsrichtung gesehen, hinter dem Durchgangsteil 23 liegender Ventilkörper 24. Der Ventilkörper 24 besteht aus einem zylindrischen Teil 25 mit einem ringförmigen Dichtsitz 26, der zu dem Durchgangsteil 23 hinweist, sowie aus einem plattenförmigen Führungsteil 27, das nahe seines äußeren Umfangs durchgehende Bohrungen 28 aufweist. Der Außendurchmesser des zylindrischen Teiles 25 des Ventilkörpers 24 ist beträchtlich kleiner als der Innendurchmesser der öffnung 20. Das Durchgangsteil 23 ist im Absperrventilgehäuse 4 abgedichtet in Richtung der Zylinderlängsachse verschieblich geführt und im Hubweg durch einen hinteren Anschlag 29 und durch den Dichtsitz 21 begrenzt. Der Hubweg des Ventilkörpers 24 ist durph das Durchgangsteil 23 und in der dazu entgegengesetzten Richtung von einem Anschlag 30 festgelegt.

Die beiden Teile 23 und 24 bilden in Zusammenarbeit mit dem Dichtsitz 21 ein Doppelventil 23, 21 und 23, 26, wobei, wenn das Ventil 23, 21 geschlossen und das Ventil 23, 26 geöffnet ist, der Durchgang von der Leitung 2 zum Beaufschlagungsraum 31 des Festbremskolbens 10 frei ist und andererseits bei offenem Ventil 23, 21 und geschlossenem Ventil 23, 26 (s. Zeichnung) die Leitung 2 abgesperrt und der Beaufschlagungsraum 31 des Festbremskolbens 10 über eine Entlüftungsöffnung 32 in die Atmosphäre entlüftet wird. Die Teile 23 und 24 sind durch vorgespannte Druckfedern 33 bzw. 34 in Beaufschlagungsrichtung der Kolben 10 und 13 belastet.

Auf der Gewindespindel 14 des Anlegekolbens 13 ist eine Kupplungsmutter 35 verschraubbar angeordnet, deren in Zylinderlängsrichtung möglicher Weg einerseits durch das Ende 36 des Gewindes und andererseits durch einen Bund 37 begrenzt wird. In der dargestellten Endlage des Anlegekolbens 13 entspricht der Weg, den

die Kupplungsmutter 35 von der Stelle, an der ihre Kupplungsfläche 46 die Gegenkuppliingsflächc 47 im Inneren des Kolbenrohres Jl bcrührl, bis zum Anschlugen an dem Bund 37 zurückzulegen vermag, dem AnIcgehub der zu bestätigenden Bremse. s

Die Kupplungsmutter 35 stützt sich in Richtung zum Anlegekolben 13 hin über ein Drehlager 38 und eine Feder 39 am Anlegekolben ab. In der dazu entgegengesetzten Richtung weist die Kupplungsmotor 35 ebenfalls ein Drehlager 40 auf, an dem sich in Löscstcllung ι ο (s. Zeichnung) ein glockenförmiges Teil 41 mittels seines Stößels 42, der wiederum abgedichtet verschieben in einer Bohrung 43 des Festbremskolbens 10 geführt ist, abstützt. Der Stößel 42 trägt nahe seines in Richtung zum Absperrventil 4 zeigenden und hinter dem Feslbremskolben 10 liegenden Endes einen Bund 44, der den Hub des glockenförmigen Teiles 41 und des Stößels 42 in Beaufschlagungsrichtung der Kolben 10 und 13 begrenzt. Zwischen dem Festbremskolben 10 und der Stirnfläche des glockenförmigen Teiles 41 ist eine Feder 45 angebracht, die das Teil 41 in Richtung zur Kupplungsmutter 35 hin belastet. Die Kraft der Feder 39 überwiegt die Summe der Kräfte der Federn 45, 34 und 33.

In der dargestellten Lösestellung des Doppelbrerhs-Zylinders 3 liegen der Anlegekolben 13 und der Festbremskolben 10 durch die Kraft der Federn 19 bzw. 12 in ihren hintersten Lagen. Die Kupplungsmutter 35 steht infolge der Kraftwirkung der Feder 39 derart, daß sie mit ihrer Kupplungsfläche 46 die Gegenkupplungsfläche 47 berührt. Der Beaufschlagungsraum des Anlegekolbens 13 ist über das Steuerventil 1 entlüftet, während der Beaufschlagungsraum 31 des Fcstbremskolbens 10 über die Bohrungen 28 des Entlüftungsteiles 24 und das durch den Stößel 42 aufgedrückte Ventil 21,23 und die Entlüftungsöffnung 32 bei gleichzeitiger durch das Ventil 23, 26 abgesperrter Leitung 2 in die Atmosphäre entlüftet wird. Die Anlenkstange 18 wird durch die Feder 17 in das Kolbenrohr 16 des Anlegekolbens 13 gezogen, so daß über das nicht dargestellte Bremsgestänge die Bremse gelöst und die Reibbeläge von den Bremsflächen abgehoben sind.

Bei einer Bremsung bei leerem Fahrzeug steuert das Steuerventil 1 den erforderlichen Bremszylinderdruck nur auf den Anlegekolben 13 ein. während in der Leitung 2 kein Druck aufgebaut wird. Der Anlegekolben

13 vorschiebt sich zunächst bis zum Anlegen der Bromsbacken nach rechts, wobei die Gewindespindel

14 unter Verdrehen der Mutter 35 aus dieser und dem Kolbenrohr 11 herausgezogen wird. Und zwar verbleibt die Kupplungsmutter 35 in ihrer relativen Lage zum Kolbenrohr 11 stehen, verschraubt sich jedoch infolge der Kraft der Feder 39 relativ zur Gewindespindel 14 nach links, bis sie am Bund 37 anliegt. Nach diesem Hub des Kolbens 13 sind die Bremsbacken angelegt. Bei einer weiteren Druckbeaufschlagung wird der Anlegekoiben 13 weiter verschoben und es setzt eine Bremsung ein. Nach dem Anliegen der Kupplungsmutter 35 am Bund 37 der Gewindespindel 14 wird auch die Kupplungsmutter 35 vom Anlegekolben <3 mitgenommen. Da jetzt auch die Kräfte der Federn 45, 34 und 33 wirksam werden können, wird das glockenförmige Teil 41 gezwungen, der Kupplungsmutter 35 solange zu folgen, bis der Bund 44 des Stößels 42 am Festbremskolben 10 abgefangen wird. Bei einem weiteren Hub des Anlegekolbens 13 löst sich die Kupplungsmutter 35 vollkommen von dem glockenförmigen Tci 41. Durch die Bewegung des Stößels 42 wird das Venti 21. 23 geschlossen und das Ventil 23. 26 geöffnet. D; jedoch bei leerem Fahrzeug vom Steuerventil 1 in dci Leitung 2 kein Druck eingespeist worden ist. bleibt die se Steuerung der Ventile 21, 23 und 23, 26 ohne Belang.

Beim Lösen der Bremsen entlüftet das Steuerventil 1 über die Leitung 5 den Beaufschlagunpsraum des AnIcgekolbens 13, so daß der Anlegekolben 13 durch die Feder 19 wieder in seine Lösestellung zurückverschoben wird. Danach nehmen die einzelnen Teile des Doppelbremszylinders wieder die in der Zeichnung dargestellte Lage zueinander ein.

Der Anlegezustand ist bei leerem oder beladcnem Fahrzeug slets der gleiche und wird nur durch den Anlegckolben 13 ausgeführt.

Wird nun bei belastetem Fahrzeug eine Bremsung eingeleitet, so ist der erste Schritt das Anlegen der Bremsen, das in der oben beschriebenen Weise vor sich geht. Gleichzeitig wird in Abhängigkeil von der Höhe der Belastung des Fahrzeuges von dem Steuerventil 1 auch in der Leitung 2 Druck aufgebaut, der im Absperrventil 4 am geschlossenen Ventil 23,26 ansteht.

Wird nun nach dem Anlegen der Bremsen über das Steuerventil 1 der Druck erhöht, so wird durch das Weiterbewegen des Anlegekolbens 13 über die Gewindespindel 14. den Bund 37, die Kuppliingsmutter 35, das Drehlager 40. das Teil 41 und den Stößel 42 zuerst das Ventil 23, 21 geschlossen und in der weiteren Bewegung das Ventil 23, 26 geöffnet. Somit kann das in der Leitung 2 anstehende Druckmittel über die Durchgangsbohrung 22, das Ventil 23, 26 und die Bohrungen 28 im Ventilkörper 24 den Festbremskolben 10 beaufschlagen. Dieser folgt nach Erreichen des zum Überwinden der Kraft der Feder 12 nötigen Ansprungdrukkes dem Anlegekolben 13 und erreicht diesen mittels der Gegenkupplungsfläche 47 an der Kuppkingsflächc

46 der Kupplungsmutter 35. Durch das Berühren der Flächen 46, 47 wird die Kupplungsmutter 35 undrehbar gehalten und der Festbremskolben 10 über die Gewindespindel 14 starr mit dem Anlegekolben 13 gekuppelt. Bei weiteren Beaufschlagungen beider Kolben 10 und 13 kommt somit an der Anlenkstange 18 die Summe der beiden Kolbenkräfte zur Wirkung, wodurch eine der Belastung des Fahrzeuges angepaßte hohe Abbremsung erreicht werden kann.

Zum Lösen der Bremsen nach einem Bremsen bei belasteten Fahrzeug senkt das Steuerventil 1 den Druckmitteldruck in beiden Leitungen 2 und 5. Die Federn 12 und 19 vermögen sodann die Kolben 10 bzw. 13 wieder in Richtung Lösestellung zu verschieben. Dabei bleiben die Kolben 10 und 13 über die Flächen 46 und

47 gekuppelt. Erst nachdem das Ende des Stößels 42 das Ventil 23, 26 schließt und das Ventil 23, 21 aufdrückt, wird der Arbeitsraum 31 des Festbremskolbens 10 rascher entlüftet und der Festbremskolben 10 vollständig in die Lösestellung verschoben. Durch diese raschere Rückbewegung des Festbremskolbens 10 gegenüber dem Anlegekolben 13 können sich die Flächen 46 und 47 voneinander trennen, so daß sich die Kupplungsmutter 35, die über das Drehlager 10 das Teil 41. den Stößel 42, den Ventilkörper 24 und das Durchgangsteil 23 am Gehäuse des Absperrventils 4 abgestützt ist, auf der Gewindespindel 14 so lange verschraubt, bis wieder die oben beschriebene Lösestellung beider Kolben erreicht ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Doppelbremszylinder, insbesondere für lastabhängig regelbare Druckmittelbremseinrichtungen von Schienenfahrzeugen, mit einem Anlegekolben, einem gleichachsig zu diesem angeordneten Festbremskolben, einem in eine Druckmittelzuführungsleitung zum Festbremskolben eingeordneten, vom Anlegekolben nach Zurücklegen eines Anlegehubes lu öffnenden, konzentrisch zu den Kolben am Zyinderboden des Doppelbremszylinders angeordneten Absperrventil und mit einer bei Druckbeauf- «chlagung des Festbremskolbens diesen mechanisch mit dem Anlegekolben kuppelnden Kupplungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil als Doppelventil (23, 21 und 26, 13) ausgebildet ist, dessen zweiter Ventilteil (24) eine Druckbeaufschlagung des Festbremskolbens mit Atmosphärendruck überwacht und durch einen vom Anlegekolben (13) bewegbaren Stößel (42) betätigbar angeordnet ist.

2. Doppelbremszylinder nach Anspruch 1, wobei die Kupplungseinrichtung in an sich bekannter Weise aus einer auf einer Gewindespindel mit nichtselbsthemmenden Gewinde versehenen verschraubbaren und mit einer Gegenkupplungsfläche zusammenwirkenden Kupplungsmutter besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindespindel (14) starr am Anlegekolben (13) angeordnet in ein gegenüber dem Arbeitsraum des Festbremskolbens (10) abgedichtetes Kolbenrohr (11) des Festbremskolbens ragt und die Kupplungsmutter (35) einerseits drehbar gefedert am Anlegekolben und andererseits drehbar gefedert über ein glockenförmiges die Gewindespindel umfassendes Teil (41) am Festbremskolben abgefangen ist.

3. Doppelbremszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsmutter (35) eine konische Kupplungsfläche (46) aufweist, der im Kolbenrohr (11) des Festbremskolbens (10) eine nur in Beaufschlagungsrichtung des Festbremskolbens wirkende Gegenkupplungsfläche (47) gegenübersteht.

4. Doppelbremszylinder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (42) den Boden des Festbremskolbens (10) abgedichtet verschieblich durchdringt und mit dem glockenförmigen Teil (41) verbunden ist.

5. Doppelbremszylinder nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das glockenförmige Teil (41) mit dem Stößel (42) in Beaufschlagungsrichtung des Festbremskolbens (10) nach einem zumindest dem Öffnungshub des Ventilkörpers (24) des Doppelventils entsprechenden Hub durch einen Bund (44) am Fsstbremskolben (10) abgefangen ist.