DE2105564B2

DE2105564B2 - Elektropneumatische Druckluftbremse für Schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2105564B2
Application number: DE2105564A
Authority: DE
Inventors: Guenter 8080 Fuerstenfeldbruck Braun
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1971-02-06
Filing date: 1971-02-06
Publication date: 1974-04-25
Also published as: ES399512A1; ZA72755B; FR2124240B1; BE778968A; FR2124240A1; IT957651B; NL7200805A; CH530889A; DE2105564C3; DE2105564A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektropneumatische Druckluftbremse für Schienenfahrzeuge, mit einem über ein Rückschlagventil aus einer Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung aufgeladenen Vorratsluftbehälter, einem Bremsventil, das Bremsventil pneumatisch steuernden, aus dem Vorratsiuftbehälter mit Druckluft gespeisten Magnetventilen und mit einem in seiner Druckluftbeaufschlagung vom Bremsventil überwachten Bremszylinder, wobei das Bremsventil ein zur Steuerung eines in Verbindungen des Bremszylinders mit dem Vorratsluftbehälter bzw. der Atmosphäre eingeordneten Ein- und Auslaßventils zusammenwirkendes Kolbensystem aufweist, welches zueinander entgegengesetzt von einem durch die Magnetventile überwachten Steuerdruck und vom im Bremszylinder herrschenden Bremsdruck sowie, in Wirkungsrichtung zum öffnen des Einlaßventils bei Druckabfall in der Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung, von einer ständig wirksamen Kraft entgegen einer von der üruddiöhe in der Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung abhängigen Druckluftbeaufschlagung belastet ist.

Die Druckluftbremsen der vorstehend genannten Art weisen die vorteilhafte Eigenschaft auf, daß dab Bremsventil als vom Steuerdruck gesteuertes Relaisventil für den Bremsdruck arbeitet, d. h., daß die Magnetventile verhältnismäßig klein und mit geringer Energie betreibbar ausgebildet werden können. Bei bekannten, derartigen Druckluftbremsen besteht jedoch uie Gefahr, daß, bei mit Arbeitsstrom arbeitenden Magnetventilen, bei Ausfall der Stromversorgung für diese Magnetventile, wie er beispielsweise bei einer ungewollten Zugtrennung auftritt, keine Bremsung erfolgt bzw. einsteuerbar ist. Zum Beheben dieses Mangels ist es bereits bekanntgeworden, die Magnetventile mit Ruhestrom arbeitend auszubilden; während der verhältnismäßig langen Zeiten, in welchen die Bremse gelöst ist, benötigen die Magnetventile dann jedoch ständig die Zuführung elektrischer Energie, so daß der elektrische Energieverbrauch dieser Druckluftbremsen verhältnismäßig hoch ist.

Es sind bereits elektropneumatische Druckluftbremsen bekannt, bei welchen das Bremsventil als Dreidrucksteuerventil üblicher Bauart ausgebildet ist. Die Magnetventile sind hierbei an den Auslaßkanal des Dreidruckventils angeschlossen. Derartige Druckluftbremsen bieten zwar den Vorteil, bei ungewollter Zugtrennung oder Ausfall der Stromversorgung für die mit Arbeitsstrom arbeitenden Magnetventile rein pneumatisch gesteuert bremsen zu können, doch arbeitet beim elektrisch gesteuerten Bremsen mittels der Magnetventile das Bremsventil nicht als Relaisventil, sondern dient als bloße Leitungsverbindung, so daß, um die Magnetventile klein halten zu können, dem Bremsventil ein besonderes Relaisventil nachgeschaltet werden muß.

Es ist ebenfalls eine Bremsanordnung der eingangs genannten Art aus der britischen Patentschrift 919 345 bekanntgeworden, die den Sicherheitanforderungen genüge leistet. Doch ist der Bauaufwand gegenüber einer Bremsanordnung, wie sie beispielsweise mit der den Gattungsbegriff unteres Patentanspruches bildenden Bremse nach der deutschen Auslegeschrift 1 240 117 bekannt wurde, durch das besondere Federspeicher-Ventil sehr hoch. Um den Sicherheitsanforderungen zu genügen, mußte jedoch nach der britischen Patentschrift 919 345 eine indirekt wirkende Druckbeaufschlagung der drei Steuerkolben des Bremsventils durch die von drei Magnetventilen überwachten Drücke gewählt werden, woraus sich eine fertigungs- und moiitagetechnisch um-

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ständliche Kupplung dieser Kolben sowie das Erfor- anlage selbst für lange Züge völlig unverändert blei-

dernis eines besonderen, vom Bremsdruck beauf- ben. Ferner soll die Bremsanlage bei Ausfall der

schlagten Federspeichers für die Rücksteuerung des Stromversorgung der Magnetventile beispielsweise

Bremssteuerventils in dessen Bremsabschlußstellung infolge Zugtrennung ein rein pneumatisch gesteuertes

ergibt. Ein Vergleich des Bremsventils aus der 5 Bremsen ermöglichen und das Bremsventil wahrend

britischen Patentschrift 919 345 mit dem ent- elektrisch gesteuerten Bremsungen als Relaisventil

sprechenden Ventilteil der deutschen Auslegeschrift arbeiten.

1240117 zeigt deutlich den Unterschied im Bau- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

aufwand. gelöst, daß die elektropneumatische Druckluftbremse

Weiterhin ist nach der britischen Patentschrift io nach dem kennzeichnenden Teil des Haupianspru-

919 345 ein besonderes Federspeicher-Ventil nötig, ches ausgebildet ist.

da bei Speisung der drei Magnetventile aus dem Vor- Bei einer erfindungsgemäß, derart ausgebildeten ratsluftbehälter, was aus später noch zu erläuternden Druckluftbremse werden die Vorteile der eingangs Gründen erforderlich ist, nur eine pneumatische An- genannten Art von Bremsanlagen miteinander Versteuerung des Bremsventils durch den Sicherheits- 15 einigt, indem elektrische. Energie sparende mit Ar-Federspeicher möglich ist. Würde nämlich der KoI- beitsstrom arbeitende Magnetventile vorgesehen sind ben des Sicherheits-Federspeicher: mechanisch mit und indem diese bei Ausfall der Stromversorgung ein der Kolbenstange des Bremsventils gekoppelt, würde rein pneumatisch gesteuertes Bremsen ermöglichen, die bei Druckabiall in der Druckversorgungsleitung Des weiteren ist hierbei von Vorteil, daß infolge der bestenenbleibende Druckbeaufschlagung des Ven- ao Ankupplung eines nur einfach gestalteten Federspeitils aus dem Vorratsluftbehälter einem Verstellen des chers mittels einer Anschlagkupplung an das Brems-Bremsventils in dessen Bremsstellung entgegenwir- ventil — der aus der deutschen Auslegeschrift ken und somit die Sicherheitsbremsung behindern 1240117 grundsätzlich als bekanntes zusätzliches oder gar ausschließen. Sicherheitsorgan anzusehen ist —, die Störanfällig-Das somit nach der britischen Patentschrift as keit der Bremsanlage nicht vermehrt wird. Und letzt-919 345 nötige, vom Bremsventil gesonderte Feder- Hch bleibt durch die Druckluftversorgung der Maspeicher-Ventil erfordert neben dem Federspeicher- gnetventile aus dem Vorratsbehälter die Ansprechgekolben und der Speicherfeder ein vollständiges Ge- schwindigkeit der Bremsanlage selbst für lange Züge häuse, das über eigene Leitungsverbindungen an die völlig unverändert.

Druckversorgungsleitung und zusätzlich an den Vor- 30 Falls im Bremsventil ein vom Auslaßventil ausgeratsluftbehälter und die drei Magnetventile ange- hender und zur Atmosphäre führender Entlüftungsschlossen werden muß. Außerdem ist ein zusätzliches kanal eine den Steuerkolben durchragende Kolben-Doppelventil erforderlich. D"'-"h das Federspei- stange axial durchsetzt, kann nach einem weiteren eher-Ventil wird somit der Bau- und Montageauf- Merkmal gemäß der Erfindung die Druckluftbremse wand der Bremsanlage weiterhin beachtlich gestei- 35 dadurch vorteilhaft ausgestaltet werden, daß die Kolgert; außerdem bedeuten zusätzliche Geräte, insbe- benstange auf der dem Auslaßventil abgewandten sondere zusätzliche Ventile, eine zusätzliche Mög- Seite in einem abgedichteten Raum vor einem axial lichkeit für Störungen. durchbohrten Stößel endet, der eine mit der Haupt-Gemäß der britischen Patentschrift 919 345 wurde luft- bzw, Hauptbehälterleitung in Verbindung stezum Vermeiden dieses Mangels die Möglichkeit an- 40 hende, einerseits von einem Kolben des Federspeigedeutet, unter Wegfall des Federspeicher-Ventils chers begrenzte Kammer durchragt, starr mit diesem die Magnetventile direkt aus der Druckversorgungs- Kolben verbunden ist und in einer von der genannten leitung zu speisen. Eine derartige Anordnung hat je- Kammer durch den Kolben getrennten, mit der Atdoch neben der als unwesentlich zu betrachenden, in mosphäre in Verbindung stehenden weiteren Kamfier Patentschrift angegebenen Funktionsänderung 45 rner endet, in welcher die den Kolben belastende vor allem den Mangel, daß bei jedem normalen Lö- Speicherfeder des Federkraftspeichers angeordnet ist. sevorgang der Bremse über eines der drei Magnet- Durch diese Anordnung wird erreicht, daß bei Unventile Druckluft aus der Druckversorgungsleitung dichtigkeiten an der Stößelführung aus dem Feder- und nicht mehr, wie sonst üblich, aus dem als Puffer kraftspeicher entweichende Druckluft ohne den Steuwirkenden Vorratsluftbehälter entnommen wird, so 50 erkolben zu beeinflussen in die Atmosphäre abgedaß insbesondere bei einem langen Zug die von rei- führt wird.

nen Druckluftbremsen her bekannten Druckluft- In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungs-

Nachspeiseprobleme auftreten, die durch die elek- form für eine nach der Erfindung ausgestaltete

tropneumatische Bremsanordnung ja gerade vermie- Druckluftbremse dargestellt.

den werden sollen. Der Druckluftverbrauch durch 55 An eine das im übrigen nicht dargestellte Schie-

die Magnetventile kann zu einer Drucksenkung in nenfahrzeug durchsetzende Hauptluft- bzw. Haupt-

der Druckversorgungsleitung und hierdurch zum behälterleitung 1 ist über ein Rückschlagventill ein

Verzögern des Lösevorganges führen. Vorratsluftbehälter 3 und ein Bremsventil 4 ange-

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, schlossen. Der Vorratsluftbehälter 3 steht über eine

eine elektropneumatische Druckluftbremse der ein- fio Rohrleitung 5 mit einem Raum 6 im Bremsventil 4 in

gangs genannten Art zu schaffen, welche einerseits Verbindung, in welchem sich eine mittels einer Fe-

den bisher erfüllten Sicherheitsariforderungen genügt, der 7 gegen einen Ventilsitz 8 an einer Gehäusetrenn-

andererseits aber einen wesentlich einfacheren Auf- wand 9 gedruckte Doppelventildichtung lö befindet,

bau sowohl des Bremsventils wie — durch Fehlen Innerhalb des Ventilsitzes 8 ist die Gehäusetrenn-

des besonderen Federspeicher-Ventils — der gan- 65 wand 9 durchbrochen. Andererseits der Gehäuse-

zen Anlage ermöglicht. Durch die Druckluftversor- trennwand 9 befindet sich ein Raum 11, der über

gung der Magnetventile aus dem Vorratsbehälter soll eine Rohrleitung 12 mit einem Bremszylinder 13 in

dabei auch die Ansprechgeschwindigkeit der Brems- Verbindung steht. Ein Steuerkolben 14 trennt den

Raum 11 von einem Raum 15 ab, dessen Druckbe- Bremskabel 17 von der Spannungsquelle abge- f aufschiagung mit einem Steuerdruck über ein ein trennt und das nur mehr teilweise erregte Magnet- f Brems- und ein Lösemagnetventil aufweisendes Ma- ventil 16 sperrt daher die Druckluftzufuhr aus dem I gnetventil 16 überwacht ist. Das Magnetventil 16 ist Vorratsluftbehälter 3 in den Raum 15 ab. Die in den hierzu einerseits mit der Rohrleitung 5 und anderer- 5 Raum 11 einströmende Druckluft vermag im An- · seits mit dem Raum 15 pneumatisch verbunden. Die Schluß hieran den Steuerkolben 14 nach links bis \ Spule des Bremsmagnetventilteiles ist über ein zum Aufsetzen der Dcppelventildichtwng 10 auf den j Bremskabel 17 und die Spule des Lösemagnetventil- Ventilsitz 8 zu drücken. Damit ist die Druckluftzu- \ teiles über ein Lösekabel 18 erregbar. Die Stromfüh- fuhr zum Bremszylinder 13 abgesperrt und eine > rung der das Fahrzeug durchziehenden Brems- und io Bremsabschlußstellung erreicht. {

Lösekabel 17 und 18 ist von einem Führerstand aus Zum elektrisch gesteuerten Lösen wird auch das j

schaltbar. Der Steuerkolben 14 ist starr mit einer Löskabel 18 von der Spannungsquelle abgetrennt, | ihn durchsetzenden Kolbenstange 19 verbunden, das Magnetventil 16 fällt völlig ab und verbindet den ! welche einerseits vor der Doppelventildichtung 10 Raum 15 mit der Atmosphäre. I

endet, andererseits den Raum 15 durchragt und in 15 Der im Bremszylinder 13 und im Raum 11 herr- i

einem Raum 20 endet. Die Kolbenstange 19 ist axial sehende Druck vermag daher den Steuerkolben 16 j von einem Entlüftungskanal 21 durchsetzt. gemäß der Zeichnung nach links zu drücken, wobei \

Weiterhin ist das Bremsventil mit einem Feder- sich die Kolbenstange 19 von der Doppelventildichkraftspeicher 22 versehen, welcher einen eine Kam- rung 10 abhebt und der Entlüftungskanal 21 freigemer 23 von einer Kammer 24 trennenden Kolben 25 ao geben wird. Die im Bremszylinder 13 befindliche aufweist. Der Kolben 25 ist von einem Stößel 26 Druckluft entweicht sodann durch den Entlüftungsdurchsetzt, der einerseits im Raum 20 vor der KoI- kanal 21 sowie die Durchbohrung 29 und das Luftfilbenslange 19 mit einer Anschlagkupplung endet, die ter 27 in die Atmosphäre.

den Raum 20 benachbarte Kammer 23 durchragt, Während der vorstehend geschilderten Vorgänge

starr mit dem Kolben 25 verbunden ist und in der »5 verbleibt der Federspeicher 22 in Ruhe. Tritt eine Kammer 24 endet. In der über ein Luftfilter 27 stan- ungewollte Zugtrennung auf, so entleert sich die dig mit der Atmosphäre verbundenen Kammer 24 Ht^uptluft- bzw. Hauptbehälterloitung 1 rasch auf Atbefindet sich eine den Kolben 25 in Bewegungsrich- mosphärendruck. Bei et.ier Störung df Stromversortung zur Kammer 23 hin belastende Speicherfeder gung für das Magnetventil 16 kann eine derartige

28. Der Stößel 26 ist von einer axialen Durchboh- 30 Druckabsenkung in die Hauptluft- bzw. Hauptbehälrung 29 durchsetzt, welche den Raum 20 ständig mit terleitung 1 auch willkürlich vom Führerstand aus der Kammer 24 verbindet. Von der Hauptluft- bzw. eingesteuert werden. Dabei wird die Kammer 23 Hauptbehälterleitung 1 führt eine Zweigleitung 30 in ebenfalls auf Atmosphärendruck entleert, und die die Kammer 23. Speicherfeder 28 vermag den Kolben 25 gemäß der

Bei gelöster, betriebsbereiter Bremse ist die 35 Zeichnung nach rechts zu drücken. Dabei schlägt der Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung 1 mit Druck- sich mit dem Kolben 25 bewegende Stößel 26 gegen luft aufgeladen und über das Rückschiagventil 2 sind die Kolbenstange 19 an und drückt auch diese nach der Vorratsluftbehälter 3 und der Raum 6 mit Druck- rechts, bis nach Anlage an der Doppelventildichtung luft gefüllt. Das Brems- und das Lösekabel 17 und 10 und Verschluß des Eiitlüftungskanals 21 die Dop-18 sind spannungslos, das Magnetventil ίο ist daher 40 pelventildichtunp 10 vom Ventilsitz 8 abgehoben nicht erregt und hält den Raum 15 mit der Atmo- wird. Durch Einströmen von Druckluft aus dem gesphäre verbunden. Über die Zweigleitung 30 ist die gen die Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung durch Kammer 23 mit Druckluft beaufschlagt, und der KoI- das Rückschlagventil 2 abgesicherten Vorratsluftbeben 25 befindet sich bei zusammengedrückter halter 3 in den Bremszylinder 13 wird sodann eine Speicherfeder 28 in seiner gemäß der Zeichnung lin- +5 Bremsung bewirkt.

ken Endlage. Die Kolbenstange 19 ist von der Dop- Bei einem nachfolgenden Wiederaufladen der

pelventildichtung 10 gemäß der Zeichnung nach Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung 1 kehrt das links abgehoben und der Bremszylinder 13 steht da- Bremsventil 4 in seine ursprüngliche, in der Zeichher über die Rohrleitung 12, den Raum 11. den Ent- nung dargestellte Schaltstellung zurück, der Bremslüftungkanal 21, den Raum 20, die Durchbohrung 50 zylinder 13 wird entleert und die Bremse somit wie-

29, die Kammer 24 und das Luftfilter 27 mit der At- der gelöst.

mosphäre in Verbindung. Es ist somit offensichtlich, daß bei der vorstehend

Zum elektrisch gesteuerten Bremsen werden das beschriebenen elektropneumatischen Druckluft-Brems- und das Lösekabel 17 und 18 an Spannung bremse das Magnetventil 16 nur die Druckluftbeaufgelegt und das Magnetventil 16 somit voll erregt. Da- 55 schlagung des Raumes 15 überwachen muß und sobei sperrt es den Raum 15 von der Atmosphäre ab mit kleine Durchgangsquerschnitte aufweisen kann, und verbindet ihn mit dem Vorratsluftbehälter 3. Der gemäß der Zeichnung rechts vom Raum 20 be-Aus letzterem strömt daher Druckluft in den Raum findliche Teil des Bremsventils 4 stellt ein Relais-15 ein, wodurch der Steuerkolben 14 gemäß der ventil mit einem aus der Doppelventildichtung 10 und Zeichnung nach rechts gedrückt wird, so daß sich die 60 dem Ventilsitz 8 gebildeten Einlaßventil und einem Kolbenstange 19 unter Verschließen des Entlüftungs- aus der Doppelventildichtung 10 und dem Ende der kanals 21 gegen die Doppelventildichtung 10 anlegt Kolbenstange 19 gebildeten Auslaßventil für die und diese vom Ventilsitz 8 abhebt. Aus dem Vorrats- Überwachung der Beaufschlagung des Bremszylinluftbehälter 3 strömt nunmehr durch die Rohrlei- ders 13 dar. Mittels des Federspeichers 22 kann dietung 5 und den Raum 6 Druckluft in den Raum 11 65 ser Relaisventilteil unabhängig von einer Regung des und durch die Rohrleitung 12 in den Bremszylinder Magnetventils 16 rein pneumatisch gesteuert willkür-13 ein, woudrch die Bremsen betätigt werden. Sobald lieh oder selbsttätig betätigt werden. Dabei kann es die gewünschte Bremssrufe erreicht ist, wird das vorteilhaft sein, den Kolben 25 und die Speicherfeder

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28 derart auszulegen, daß der Stößel 26 erst nach einem Absinken des in der Kammer 23 herrschenden Druckes unter einen um einen bestimmten Sicherheitsabstand unter der normalen Beaufschlagungshöhe der Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung 1 He-

genden Druck nach rechts verschoben wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Federkraftspeicher 22 von gewisse Grenzen nicht überschreitenden Druckschwankungen in der Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung 1 unbeeinflußt bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektropneumatische Druckluftbremse für Schienenfahrzeuge, mit einem über ein Rückschlagventil aus einer Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung aufgeladenen Vorratsluftbehälter, einem Bremsventil, das Bremsventil pneumatisch steuernden, aus dem Vorratsluftbehälter mit Druckluft gespeisten Magnetventilen und mit einem in seiner Druckluftbeaufschlagung vom Bremsventil überwachten Bremszylinder, wobei das Bremsventil ein zur Steuerung eines in Verbindungen des Bremszylinders mit dem Vorratsluftbehälter bzw. der Atmosphäre eingeordneten Ein- und Auslaßventils zusammenwirkendes Kolbensystem aufweist, welches zueinander entgegengesetzt von einem durch die Magnetventile überwachten Steuerdruck und vom im Bremszylinder herrschenden Bremsdruck sowie, in Wir- ao kungsrichtung zum öffnen des Einlaßventils bei Druckabfall in der Hauptluft- bzw. Haupibehälterleitung, von einer ständig wirksamen Kraft entgegen einer von der Druckhöhe in der Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung abhängigen Druckluftbeaufschlagung belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß, wie an sich bekannt, im Bremsventil (4) ein Federkraftspeicher (22) angeordnet ist, der unmittelbar vom Druck in der Hauptluft- bzw. Hauptbehälierleirung (1) spannbar ist, und daß zwischen diesem Federkraftspeicher und dem restlichen, unmittelbar auf das Ein- und Auslaßventil (8, 10, 19) einwirkenden Kolbensystem (Steuerkolben 14) des Bremsventils eine Anschlagkupplung eingeordnet ist, welche den Federkraftspeicher in dessen Entspannrichtung mit dem restlichen Kolbensystem des Bremsventils in dessen Bewegungsrichtung zum Öffnen des Einlaßventils (8,10) kuppelt.

2. Druckluftbremse nach Anspruch 1, wobei im Bremsventil ein vom Auslaßventil ausgehender und zur Atmosphäre führender Entlüftungskanal eine Kolbenstange axial durchsetzt und die Kolbenstange einen vom Steuerdruck entgegen dem Bremsdruck belasteten Steuerkolben trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (19) auf der dem Auslaßventil (10, 8) abgewandten Seite in einem abgedichteten Raum (20) vor einem axial durchbohrten Stößel (26) endet, der eine mit der Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung (1) in Verbindung stehende, einerseits von einem Kolben (25) des Federkraftspeichers (22) begrenzte Kammer (23) durchragt, starr mit diesem Kolben verbunden ist und in einer von der genannten Kammer durch den Kolben getrennten, mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden weiteren Kammer (24) endet, in welcher die den Kolben (25) belastende Speicherfeder (28) des Federkraftspeichers angeordnet ist.

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