DE2016958B2 - Bremseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge - Google Patents

Bremseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge

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DE2016958B2 DE19702016958 DE2016958A DE2016958B2 DE 2016958 B2 DE2016958 B2 DE 2016958B2 DE 19702016958 DE19702016958 DE 19702016958 DE 2016958 A DE2016958 A DE 2016958A DE 2016958 B2 DE2016958 B2 DE 2016958B2
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Description

Die Erfindung betrifft eine Bremseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit einer hydrodynamischen Bremse, welche einen drehfest mit einer abzubremsenden, von den Fahrzeugrädern angetriebenen Welle verbundenen Rotor und einen relativ zur Welle drehbar gelagerten Stator umfaßt, der als umlaufendes Teil' einer mit der hydrodynamischen Bremse zusammenwirkenden ersten Reibungsbremse ausgebildet ist und mit einer zweiten, unmittelbar auf mit der Radwelle drehfest verbundene Teile einwirkenden, in Abhängigkeit vom Bremszustand der hydrodynamischen Bremse gesteuerten Reibungsbremse.
Hydrodynamische Bremsen für Fahrzeuge, bei welchen der Rotor drehfest mit einer von den Fahrzeugrädern angetriebenen Welle verbunden ist, werden im allgemeinen derart dimensioniert, daß sie bei einer einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechenden Drehzahl der Welle im gefüllten Zustand ein Bremsmoment auszuüben vermögen, welches dem maximal von den Fahrzeugrädern übertragbaren Bremsmoment entspricht. Bei höherer Fahrgeschwindigkeit ist es bei den bekannten Bremsen erforderlich, die Füllung der hydrodynamischen Bremse abzusenken, um den Schlupf zwischen den Fahrzeugrädern und der Fahrbahn in zulässigen, geringen Grenzen zu halten und das Fahrzeug nicht zu überbremsen. Die Regeleinrichtung für die Füllung der hydrodynamischen Bremse erfordert einen beachtlichen, zusätzlichen Bauaufwand.
Bei den vorstehend geschilderten, bekannten Bremsen läuft im ungebremsten Zustand der Rotor mit der Welle im feststehenden Stator um. Obwohl die hydrodynamische Bremse hierbei völlig entleert ist, bewirkt die in der hydrodynamischen Bremse befindliche Luft durch ihre Verwirbelung ein beachtliches, als Leistungsverlust für das Fahrzeug in Erscheinung tretendes Bremsmoment Zum Beseitigen dieses Mangels ist es bereits bekannt, besondere Schieber oder Blenden zwischen den Rotor und den Stator der hydrodynamischen Bremse anzuordnen. Auch diese
to Vorrichtungen benötigen jedoch einen beachtlichen, zusätzlichen Bauaufwand.
Es ist bereits bekannt, den Rotor einer hydrodynamischen Bremse als Bremsscheibe für eine als Scheibenbremse ausgebildete Reibungsbremse auszugestalten.
Diese Reibungsbremse dient dem Ausgleich der sich bei geringen Fahrgeschwindigkeiten trotz vollständiger Füllung vermindernden Bremswirkung der hydrodynamischen Bremse, derart, daß das Fahrzeug bei allen Fahrgeschwindigkeiten bis zum Stillstand maximal abbremsbar bleibt
Es ist ferner nicht mehr neu, eine aus Flüssigkeitswirbel- und Reibungsbremse kombinierte Bremseinrichtung (DiE-AS 12 01 391) zum Abdecken des gesamten Bremsleistnngsbereiches zu benutzen, wobei die genannte !Einrichtung verhältnismäßig klein bemessen sein kann. Jedoch ist für eine derartige Einrichtung eine aufwendige Füllungsgradregelung erforderlich, vor deren Regelbeginn mittels einer Feststelleinrichtung der bis dahin frei rotierende Stator stillzusetzen ist
Bei der Dimensionierung der bekannten Einrichtung ist der stark unterschiedlichen Aufteilung der Bremsleistung auf Reibungs- und Flüssigkeitsbremse Rechnung zu tragen. So wird die die Hauptlast tragende Flüssigkeitsbremse, z. B. wesentlich mehr abzuführende Wärme aufweisen, als die erst ganz gegen Ende des Bremsvorganges einsetzende Reibungsbremse, worauf bei Festlegung der Abmessungen Rücksicht zu nehmen ist.
Nachdem die Feststelleinrichtung während: ihrer kurzen Tätigkeitsdauer zu Beginn einer Bremsung mittels der Flüssigkeitsbremse im wesentlichen nur den Stator stillsetzen muß, nimmt sie einen unwesentlichen Teil der Bremsarbeit für das Fahrzeug auf.
Gemäß der deutschen Patentschrift 6 57 830 ist es auch bereits bekannt, bei Pumpenbremsen, deren Bremswirkung durch Drosselung eines durch die Pumpen in Bewegung gesetzten Flüssigkeitestromes erfolgt, das Pumpengehäuse relativ drehbar sowohl zur abzubremsenden Welle wie auch zum Fahrzeugrahmen zu lagern, derart, daß im ungebremsten Zustand die gesamte Pumpe umzulaufen vermag und somit keine Pumpleistung erzeugt wird. Zum Bremsen wird das Pumpengehäuse mittels einer Bremse relativ zum Fahrzeugrahmen festgehalten; es setzt dann eine Pumpwirkung ein, deren Leistung als Bremswirkung in Erscheinung tritt Die Bremswirkung wird bei dieser bekannten Einrichtung jedoch ausschließlich durch Verändern der Drosselung des Hydraulikstromes bewirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche zur Regelung ihrer Bremswirkung nur einfacher, bereits vielfach bewährter und daher betriebssicherer Mittel bedarf, weiche im unbetätigten Zustand nur sehr geringe Leerlaufverluste aufweist, und welche somit insgesamt bei geringem Erstellungsaufwand und niedrigen Betriebskosten einen funktionssicheren Betrieb gewährleistet.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die hydrodynamische Bremse ständig eine zumindest annähernd konstante Füllung aufweist und eine das maximal von der Welle aufnehmbare Bremsmoment bei einer einer bestimmten, mittleren Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges entsprechenden Drehzahl der Welle aufbringende Dimensionierung und daß die in an sich bekannter Weise abstufbar betätigbare erste Reibungsbremse eine bei maximaler Betätigung das erwähnte, maximal von der Welle aufnehmbare Bremsmoment erreichende Dimensionierung aufweist
Die gemäß einer Weiterbildung nach der Erfindung vorteilhafte Ausgestaltung der Bremseinrichtung kann dem Unteranspruch entnommen werden.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert
Die Welle 1 eines aus dieser und Fahrzeugrädern 2 bestehenden Schienenfahrzeug-Radsatzes 3 ist starr mit dem Rotor 4 einer hydrodynamischen Bremse 5 verbunden. Der den Rotor 4 allseitig umschließende Stator 6 der hydrodynamischen Bremse 5 ist mittels Lager 7 drehbar auf der Welle 1 gelagert Die Seitenflächen des Stators 6 sind mit radialen Ringflächen 8 versehen, welchen Bremsbacken 9 gegenüberstehen. Die Bremsbacken 9 sind über ein H-förmiges Gestänge 10 in üblicher Weise mittels eines Bremszylinders 11 an die Ringflächen 8 anpreßbar. Insgesamt stellt somit der Bremszylinder 11 mit dem Bremsgestänge 10 und den Bremsbacken 9 ein übliches Scheibenbrems-Gestänge dar. Der Zylinderraum 12 des Bremszylinders 11 steht mit einer Rohrleitung 13 in Verbindung, welche zu einem Bremssteuerventil 14 üblicher Bauart führt. Das Bremssteuerventil 14 hält im unbetätigten Zustand der Bremseinrichtung die Rohrleitung 13 drucklos, während es zum Bremsen in die Rohrleitung 13 eine der jeweils einzusteuernden Bremsstufe entsprechende Druckhöhe einsteuert
Im weiteren ist die Rohrleitung 13 mit einem Zylinderraum 15 in einem Regelventil 16 verbunden. Der Zylinderraum 15 ist mittels eines Kolbens 17 von einem Zylinderraum 18 abgetrennt, von welchem eine Rohrleitung 19 ausgeht Eine Kolbenstange 20 verbindet den Kolben 17 mit einem zweiten Kolben 21. Der Kolben 21 begrenzt einen bei seiner Druckbeaufschlagung das Kolbensystem 17,21 in gleicher Wirkungsrichtung wie eine Druckbeaufschlagung des Zylinderraumes 18 belastenden Zylinderraum 22, welcher über eine Rohrleitung 23, wie in der Zeichnung gestrichelt angedeutet, mit der Hydraulikkammer 24 der hydrodynamischen Bremse 5 verbunden sein kann. Auf der der Kolbenstange 20 abgewandten Seite trägt der Kolben 17 ein im Zylinderraum 15 offenes Kolbenstangenrohr 25, welches abgedichtet verschieblich in einen Raum 26 ragt und in diesem mit einem Ventilsitz vor einer Doppeldichtplatte 27 endet. Mit einem gehäusefesten Ventilsitz 28 bildet die federbelastete Doppeldichtplatte 27 ein den Luftdurchgang vom Raum 26 zu einer mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Kammer 29 überwachendes Ventil 27, 28. Die Rohrleitung 19 führt zu Bremszylindern 30, welche bei ihrer Druckbeaufschlagung Bremsklötze 31 an die Lauffläche der Fahrzeugräder 2 anzudrücken vermögen.
Die hydrodynamische Bremse 5 ist stets vollständig gefüllt; sie kann über nicht dargestellte Einrichtungen mit ebenfalls nicht dargestellten Kühlern für ihre Hydraulikflüssigkeit verbunden sein.
Im unbetätigten Zustand der Bremseinrichtung ist die Rohrleitung 13 drucklos, die Bremsbacken 9 sind damit von den Ringflächen 8 abgehobea Das Regelventil 16 hält die Rohrleitung 19 entleert und die Bremszylinder 30 halten daher die Bremsklötze 31 von den Fahrzeugrädern 2 entfernt. Während der Fahrt rotieren die Fahrzeugräder 2 mit der Welle 1 und dem Rotor 4; über die Füllung der hydrodynamischen Bremse 5 wird deren Stator 6 dabei mitgenommen und rotiert mit im wesentlichen gleicher Drehgeschwindigkeit wie der Rotor 4. Auf den Radsatz 3 wird also kein Bremsmoment ausgeübt Ein durch Fliehkräfte in der Hydraulikfüllung der hydrodynamischen Bremse 5 eventuell auftretender Druck gelangt über die Rohrleitung 23 in den Zylinderraum 22 und hält über den Kolben 21 das hierbei die Rohrleitung 19 mit der Atmosphäre verbindende Ventil 27,28 geöffnet
Zum Bremsen wird über das Bremssteuerventil 14 die Rohrleitung 13 mit einer der einzusteuernden Bremsstufe entsprechenden Druckhöhe beaufschlagt Aus der Rohrleitung 13 wird der Zylinderraum 12 druckbeaufschlagt und der Bremszylinder 11 drückt daher über das Bremsgestänge 10 die Bremsbacken 9 gegen die Ringflächen 8 an. Der Stator 6 der hydrodynamischen Bremse wird also abgebremst Infolge dieser Bremsung verringert der Stator 6 bei hoher Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges seine Drehgeschwindigkeit bleibt jedoch nicht stehen. Zwischen dem Stator 6 und dem Rotor 4 tritt infolgedessen eine Differenzgeschwindigkeit auf, welche die hydrodynamische Bremse 5 zur Wirkung bringt und über den Rotor 4 den Radsatz 3 abbremst Der Stator 6 rotiert dabei mit einer derartigen Drehgeschwindigkeit daß die im wesentlichen von dieser Geschwindigkeit unabhängige, von den Bremsbacken 9 auf den Stator 6 ausgeübte Bremswirkung gleich ist der von der Differenzdrehzahl zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 6 abhängigen Bremswirkung der hydrodynamischen Bremse 5. Die für den Radsatz 3 aufgebrachte Bremsleistung verteilt sich dabei auf die hydrodynamische Bremse 5 und die aus den Ringflächen 8 und Bremsbacken 9 bestehende Reibungsbremse; in beiden Bremsen wird die Bremsleistung im wesentlichen in Wärme umgewandelt. In der hydrodynamischen Bremse 5 bewirkt diese Bremswärme unmittelbar eine Erhitzung der Hydraulikfüllung; die Bremswärme der Reibungsbremse wird durch den Stator 6 hindurch ebenfalls auf die Hydraulikfüllung der hydrodynamischen Bremse 5 übertragen. Im wesentlichen nimmt also die Hydraulikfüllung der hydrodynamisehen Bremse 5 die gesamte Bremswärme auf und gibt diese eventuell erst nach Beendigen des Bremsvorganges über die gegebenenfalls vorgesehenen Kühler an die Atmosphäre ab. Während dieser Vorgänge ergibt sich in der Hydraulikfüllung der hydrodynamischen Bremse 5 eine der Bremswirkung der hydrodynamischen Bremse entsprechende Drucksteigerung, welche über die Rohrleitung 23 in den Zylinderraum 22 übertragen wird und das Kolbensystem 21,17 in Richtung eines öffnens des Ventiles 27,28 belastet. Der aus der Rohrleitung 13
bo in den Zylinderraum 15 eingesteuerte, auf den Kolben 17 wirkende Druck vermag im vorstehend geschilderten Bremszustand das Ventil 27, 28 nicht zu schließen. Die Rohrleiung 19 verbleibt daher mit der Atmosphäre verbunden.
i>5 Sobald die Drehgeschwindigkeit des Radsatzes 3 infolge der vorstehend geschilderten Abbremsung auf einen bestimmten Wert, welcher der Differenzgeschwindigkeit zwischen Rotor 4 und Stator 6 entspricht,
gesunken ist, bleibt der Stator 6 stehen. Im Verlauf der weiteren Bremsung verringert sich die Differenzdrehzahl zwischen Rotor 4 und Stator 6 und die von der hydrodynamischen Bremse 5 ausgeübte Bremswirkung nimmt entsprechend ab. Dabei verringert sich der Druck in der Hydraulikfüllung der hydrodynamischen Bremse; der im Zylinderraum 15 des Regelventils 16 anstehende Druck vermag daher das Kolbensystem 17,
21 entgegen dem abnehmenden Druck im Zylinderraum
22 zu verschieben, das Ventil 27,28 schließt sich und das Ventilrohr 25 hebt sich von der Doppeldichtplatte 27 ab. Aus der Rohrleitung 13 strömt dann Druckmittel durch das Ventilrohr 25 und den Raum 26 in die Rohrleitung 19 und den Zylinderraum 18 ein, bis in diesem eine der Druckminderung im Zylinderraum 22 entsprechende Druckhöhe erreicht ist Das Ventilrohr 25 wird dann wieder auf die Doppeldichtplatte 27 aufgesetzt. Mit sinkender Bremswirkung der hydrodynamischen Bremse 5 ergibt sich also eine entsprechend wachsende Druckbeaufschlagung der Rohrleitung 19. Aus der Rohrleitung 19 werden die Bremszylinder 30 druckbeaufschlagt und pressen die Bremsklötze 31 an die Fahrzeugräder 2 an. Für den Radsatz 3 ergibt sich also bei mit seiner Drehzahl absinkender Bremswirkung der hydrodynamischen Bremse 5 und ansteigender Bremswirkung der zweiten, unmittelbar auf den Radsatz 3 einwirkenden, aus den Bremsklötzen 31 und den Laufflächen der Fahrzeugräder 2 gebildeten Reibungsbremse ein annähernd konstant bleibendes, gesamtes Bremsmoment.
Bei Erreichen des Stillstandes des Fahrzeuges wird die Hydraulikfüllung der hydrodynamischen Bremse 5 drucklos; über das Regelventil 16 wird dann in die Rohrleitung 19 und die Bremszylinder 30 der volle, in der Rohrleitung 13 anstehende Druck eingespeist.
Zum Lösen der Bremse wird über das Bremssteuerventil 14 in die Rohrleitung 13 Atmosphärendruck eingesteuert; die Bremsklötze 9 heben sich dann von den Ringflächen 8 ab und der Stator 6 wird frei, so daß er, bei fahrendem Fahrzeug, wieder frei umlaufen kann.
Über das Regelventil 16 wird gleichzeitig die Rohrle tung 19 mit Atmosphärendruck beaufschlagt, woraufhi die Bremszylinder 30 die Bremsklötze 31 von de Fahrzeugrädern 2 abheben. Durch Ändern des in de s Rohrleitung 13 herrschenden Drucks kann das Anpres sen der Bremsbacken 9 an den Stator 6 und damit da auf diesen einwirkende Bremsmoment geändert wer den. Die Relativdrehzahl zwischen Stator 6 und Rotor stellt sich, bei eine gewisse Grenze überschreitende
ίο Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges, selbsttätig derar ein, daß die hydrodynamische Bremse 5 das gleich' Bremsmoment ausübt. Da sich hierbei der im Zylinder raum 15 des Regelventiles 16 herrschende Druck, abe auch der in der Kammer 24 der hydrodynamische!
Bremse 5 und damit im Zylinderraum 22 herrschendi Druck entsprechend dem genannten Bremsmomen ändert, bleibt das Regelventil 16 wie Vorstehern beschrieben wirksam.
In Abänderung von der angedeuteten Verbindung de Rohrleitung 23 mit der Kammer 24 kann dii Rohrleitung 23 von nicht dargestellten, bekannte! Einrichtungen aus auch mit proportional zur Fahrge schwindigkeit des Fahrzeuges oder dem von dei Bremsbacken 9 aufzunehmenden Bremsmoment ge steuerten Drücken beaufschlagt werden; bei entspre chender Abstimmung dieser Drücke mit dem Steuerver halten des Regelventiles 16 verlaufen dabei dii Bremsungen wie vorstehend geschildert
Die im wesentlichen drehzahlunabhängig wirksame aus den Bremsbacken S und den Ringflächen 8 gebildet) Reibungsbremse bestimmt das von der Bremseinrich tung aufbringbare Bremsmoment; diese Reibungsbrem se ist daher derart zu dimensionieren, daß sie be maximaler Betätigung gerade das maximal von dei Fahrzeugrädern 2 auf deren Fahrbahn ohne unzulässij hohen Schlupf übertragbare Bremsmoment aufbringt Die hydrodynamische Bremse 5 ist derart auszulegen daß sie bei einer bestimmten Relativdrehzahl zwischei Rotor 4 und Stator 6 das gleiche, maximale Bremsmo ment aufbringt
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Bremseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit einer hydrodynamischen Bremse, welche einen drehfest mit einer abzubremsenden, von den Fahrzeugrädern angetriebenen Welle verbundenen Rotor und einen relativ zur Welle drehbar gelagerten Stator umfaßt, der als umlaufendes Teil einer mit der hydrodynamischen Bremse zusammenwirkenden ersten Reibungsbremse ausgebildet ist und mit einer zweiten, unmittelbar auf mit der Radwelle drehfest verbundene Teile einwirkenden, in Abhängigkeit vom Bremszustand der hydrodynamischen Bremse gesteuerten Reibungsbremse, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrodynamische Bremse (5) ständig eine zumindest annähernd konstante Füllung aufweist und eire das maximal von der Welle aufnehmbare Bremsmoment bei einer einer bestimmten, mittleren Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges entsprechenden Drehzahl der Welle aufbringende Dimerisionierung und daß die in an sich bekannter Weise abstufbar betätigbare erste Reibungsbremse eine bei maximaler Betätigung das erwähnte, maximal von der Welle aufnehmbare Bremsmoment erreichende Dimensionierung aufweist.
2. Bremseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (6) der hydrodynamischen Bremse (5) radiale Ringflächen (8) aufweist, welche zusammen mit an diese Ringflächen über eine an sich bekannte Gestänge- und Betätigungsvorrichtung (Bremszylinder 11 mit Bremsgestänge 10 und Bremssteuerventil 14) andrückbaren Bremsbacken (9) die Reibungsbremse bilden.
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