DE2453966A1

DE2453966A1 - Gestaengestellvorrichtung fuer hydraulisch - pneumatische bremseinrichtungen

Info

Publication number: DE2453966A1
Application number: DE19742453966
Authority: DE
Inventors: Quentin Thomas Clemmons; Ronald Wesley Coiner; William Bailey Jeffrey; Allen William Kyllonen
Original assignee: Westinghouse Air Brake Co
Current assignee: Westinghouse Air Brake Co
Priority date: 1973-12-10
Filing date: 1974-11-14
Publication date: 1975-06-26
Also published as: BR7408238D0; US3837443A; CA1022086A; AU7428774A; ZA744062B; JPS5089765A; JPS5310723B2

Description

mein Zeichen: 0484 Pt

WABCO Westinghouse Air Brake Company, Wilmerding, Pennsylvania, U.S.A.

Gestängestellvorrichtung für hydraulisch - pnexmatische Bremseinrichtungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gestängestellvorrichtung für hydraulisch - pneumatische Bremseinrichtungen, wobei diese Vorrichtung relativ zu der Bremsvorrichtung senkrecht angeordnet ist, so daß die Flüssigkeit unter der Einwirkung der Schwerkraft aus dem Flüssigkeitsbehälter austritt und der Druckseite des Kolbens des BremsZylinders zugeführt wird, und zwar während des Rückhubes des Kolbens derart, daß jedwede, zufällig i oder unbeabsichtigt in der Druckmittelanlage enthaltene Luft f auf der Druckseite des hydraulischen Zylinders vertikal nach j oben strömen und über eine Entlüftungsvorrichtung in dem Flüssig*-

_» j? — 5.09826/0874

keitsbehälter abgeführt werden kann.

Bekannt sind Gestängestellvorrichtungen dieser Art für hydro - pneumatische Bremsvorrichtungen der allgemein bekannten Type, wobei dieser Gestängesteller auf der Bremsvorrichtung waagerecht gelagert ist. Ein derartiger Gestängesteller erfordert die richtige Anordnung der Leitungsführung zwischen dem Flüssigkeitsbehälter einerseits und der Druckseite des Kolbens des Bremszylinders andererseits während des Rückhubes. Wegen der waagerechten Anordnung des Mechanismus der Gestängestellvorrichtung bilden sich in den verschiedenen, die hydraulische Flüssigkeit aufnehmenden Kammern und Höhlen Lufttaschen. Es ist daher erforderlich, in den waagerecht angeordneten Gestängestellvorrichtungen von Hand betätigbare Entlüftungsvorrichtungen anzuordnen, um auf diese Weise die eingefangene Luft zu beseitigen, und zwar unabhängig davon, daß der hydraulische Druckmittelbehälter oberhalb der GestangeStellvorrichtung liegt,

Aufgabe der Erfindung ist es daher diesen zum Stand der Technik zählenden Gestängesteller einer hydraulisch - pneumatischen Bremsvorrichtung so anzuordnen, daß Luft-einschlüsse bzw. Lufttaschenin den mit dem hydraulischen Druckmittel gefüllten Aussparungen, Kammern u. dgl. auf alle Fälle vermieden werden.

Die Erfindung bezieht sich also auf eine Gestängestellvorrichtung einer hydro - pneumatischen Bremsvorrichtung, wobei dieser Gestängesteller in senkrechter Richtung gelagert ist, so daß während des Rückhubes die hydraulische Flüssigkeit aus dem obenliegenden Flüsigkeitsbehälter als Folge der eigenen Schwerkraft längs des vertikal angeordneten Strömungsweges nach unten fließen kann, wobei dieser Strömungsweg in dem Kolbenmechanismus vorgesehen ist. Die Flüssigkeit strömt dabei an einem geöffneten Ventil vorbei und füllt auf diese Weise die verschiedenen Kammern, Hohlräume und Aussparungen in der Vorrichtung aus, wobei gleichzeitig jegliche Lufteinschlüsse verhindert werden, da ja die in

509826/0874 - 3 - ι

dem Stromkreis in unbeabsichtigter Weise-befindliche Luft auf natürlichem Wege durch einen vertikal angeordneten Weg strömen und über eine Entlüftungsvorrichtung entlüftet werden kann, die an dem oberhalb liegenden Druckmittelbehälter angebracht ist.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Gestängestellers einer hydro - pneumatischen Bremsvorrichtung ist in der Zeichnung anhand eines Vertikalschnittes noch näher erläutert.

Die Bremsvorrichtung besitzt eine Betätigungsvorrichtung T, welche aus einem zylinderförmigen Gehäuse oder Zylinder 2 besteht, an welchem in geeigneter Weise angeordnete Flansche 3 zur Montage der Bremsvorrichtung auf einem in der " Zeichnung nicht weiter dargestellten Eisenbahnfahrzeug angeformt sind. Mit der Bezugsziffer 4 ist ein Kolben bezeichnet, der koaxial in dem Zylinder 2 gleitend geführt ist und der in der zurückgezogenen Stellung gezeigt wird, in welcher Reparaturen an der Bremsvorrichtung, z. B. der Austausch eines verschlissenen Bremsschuhes, vorgenommen werden können. Der Kolben 4 wird in dieser zurückgezogenen Stellung von einem Riegel 5 gehalten, der unter der Einwirkung der Feder 6 eines Riegelmechanismus 7 steht. Dieser Riegel 5 greift in der Verriegelungsstellung in eine Ringnut S des. Kolbens 4 ein.

In einer koaxialen Aussparung 10 oder Kammer des Kolbens 4 ist eine Feder 9 gelagert, welche zwischen dem geschlossenen Ende dieses Kolbens in unmittelbarer Nähe eines offenen Endes des Zylinders 3 - durch welches der Kolben hindurchgeführt werden kann - und einer Verschlußkappe 11 am gegenüberliegenden Ende des Gehäuses zusammengedrückt wird. Die Feder 11 ist in dei? Weise bemessen und kalibriert, daß in Abwesenheit eines anderen;; auf dem Kolben 4 wirkenden Druckes, die Feder 11 hinreichend genug Kraft erzeugt, um den Kolben aus dem Zylinder 2 heraus in

- 4 -5 0 9 8 2 6 / 0 B 7 A

eine normale Laufstellung zu bewegen, welche in der Zeichnung mit einem unterbrochenen Linienzug 12 dargestellt wird. In dieser normalen Laufstellung wird der Bremsschuh mit dem Fahrzeugrad in Berührung gehalten, so daß die Lauffläche des Fahrzeugrades frei von Fremdkörpern, z. B. Schnee und Eis gehalten wird, ohne daß dabei auf die Fahrzeugräder eine Bremskraft ausgeübt wird.

Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung besitzt ferner ein hydro - pneumatisches Vorsatzgerät 13, welches in einer axialen und vertikalen Richtung relativ zu dem Betätigungsgerät auf diesem Betätigungsgerät angeordnet ist.

Dieses Vorsatzgerät 13 besitzt ein Gehäuse mit einem oberen Teil 14 und einem unteren Teil 15, über welchen dieses Vorsatzgerät mit der Betätigungsvorrichtung 1 verbunden ist. Der obere Teil 14 des Vorsatzgerätes 13 nimmt eine Kammer 16 oder einen Flüssigkeitsbehälter auf. Der obere Teil 14 besitzt auch ein koaxial angeordnetes Führungsglied 17, welches sich in Richtung des Teiles 15 von einer Trennwand 18 ausgehend nach unten erstreckt, wobei diese Trennwand 18 den Boden des Flüssigkeitsbehälters 16 bildet. Das Führungsglied 17 besitzt einen koaxial angeordneten Kanal 19,welcher sich durch dieses Führungsglied hindurcherstreckt, und dessen oberes Ende in dem Flüssigkeitsbehälter 16 einmündet.

In dem Vorsatzgerät 13 ist ein Kolben 20 angeordnet, welcher koaxial und ¹In vertikaler Richtung betätigbar ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist dieser Kolben 20 ein Membrankolben, wobei die Membran an ihrem Umfangsrand zwischen den beiden Gehäuseteilen 14 und 15 eingeklemmt ist. Der Kolben 20 bildet zusammen mit dem unterhalb der Trennwand 18 liegenden Teil des oberen Gehäuseteiles 18 in unmittelbarer Nähe der Oberseite j des Kolbens 20 eine Druckluft - Überwachungskammer 21. Ferner ! bildet der Kolben 20 zusammen mit dem unteren Gehäuseteil 15 !

509826/0874 - 5 - '

an der Unterseite dieses Kolbens 20 eine Kammer 22 zur Aufnahme einer Feder. Die Druckluft - Überwachungskainmer 21 ist über den Anschluß 23 mit einer Quelle eines Kontrolldruckes verbindbar, wobei die Kammer 22 über die Öffnung 24 zur Atmosphäre entlüftbar ist.

Der Kolben 20 besitzt einen koaxialen Führungsstößel 25, der sich von der Unterseite des Kolbens ausgehend nach unten erstreckt und eine koaxiale Bohrung mit einer Einschnürung

27 aufweist, welche etwa in der Mitte des Führungsstößels 25 angeordnet ist, so daß die Bohrung 26 in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt wird. Der obere Teil der Bohrung 26 des Kolbens 20 ist auf dem Führungsteil 17 des Gehäuseteiles 14 dichtend geführt, wobei dieses Führungsglied 17 während der Axialbewegung des Kolbens 20 in dem oberen Teil der Bohrung 26 teleskopförmig angeordnet ist, während der untere Teil des Führungsstößels 25 in der Bohrung 28 ebenfalls teleskopförmig dichtend gelagert ist, wobei diese Bohrung 28 in einem sich verjüngenden unteren Teil 29 des unteren Gehäuseteiles 15 vorgesehen ist, Über welchen das hydro - pneumatische Vorsatzgerät 13 auf der Betätigungsvorrichtung 1 montiert ist. Die Bohrung

28 zusammen mit dem unteren Ende des Führungsstößels 25 und des benachbarten Teiles des Zylinders 2 bilden dabei eine Kammer 30 für die Druckflüssigkeit, in welche das untere Ende der Bohrung 26 des Führungsstößels 25 einmündet. Diese Kammer 30 ist über ; einen in dem Zylinder vorgesehenen Kanal 32 mit der Druckseite | 31 des Kolbens 4 verbunden. l

Der Kolben 20 wird normalerweise von einer Feder 33 in die in der Zeichnung dargestellte Lösestellung gedrückt, wobei diese Feder 33 in der Federkammer 22 unter Vorspannung gelagert ist. .

In dem unteren Teil der Bohrung 26 des Führungsstößels;

■ - - 6--S0 9826 /0874

25 des Kolbens 20 ist ein Ventilglied 34 gelagert. Dieses Ventilglied 34 besitzt ein ringförmiges Ventilverschlußglied 35 an dem oberen Ende und in unmittelbarer Nähe des unteren Endes des Führungsgliedes 17. Es ist ferner ein in axialer Richtung sich erstreckender Distanzstift 36 vorgesehen, welcher über die Feder 37 normalerweise in die Anschlagstellung mit dem unteren Ende des Führungsgliedes gedrückt wird, und zwar in der Lösestellung des Kolbens 20, um dieses Ventilglied 34 und somit auch das Ventilverschlußglied 35 in einer Lösestellung gegenüber dem Ventilsitz 38 zu halten, der in unmittelbarer Nähe der Einschnürung 27 liegt. In der Lösestellung des Ventilgliedes 34 kann das Druckmittel von dem Druckmittelbehälter 16 über den Kanal 19 an dem in der Lösestellung befindlichen Ventilverschlußglied 35 vorbei durch die Kanäle 39 und 40 strömen, welche in dem Ventilglied 34 vorgesehen sind. Von da aus strömt das Druckmittel in die Kammer 30 und beaufschlagt anschließend daran die Druckseite 31 des Kolbens 4 über den Kanal 32. Dabei werden alle Räume oder Kammern unterhalb des Druckmittelbehälters mit hydraulischer Flüssigkeit gefüllt.

Wenn der Bremsvorgang eingeleitet wird, so wird in die Druckluftkammer 21 das Kontrolldruckmittel mit einem Druck eingesteuert, der dem Grad der Bremswirkung entspricht. Einzelheiten über die Art und Weise, in welcher die Druckluft eingesteuert wird, sind für das Verständnis der Erfindung unwesentlich. Nachdem die benachbarte Seite des Kolbens 20 dem Druckmittel bestimmten vorgewählten Druckes unterworfen wurde, wird wie aus der Zeichnung ersichtlich, der Kolben 20 entgegen der Kraft der Feder 33 in eine Anlagestellung bewegt, in welcher der Ventilsitz 38 mit dem Ventilverschlußglied 35 in Berührung gelangt, wobei anschließend daran das Ventilglied 34 zusammen mit dem Kolben nach unten verschoben wird, bis der Zapfen 36 mit · dem unteren Ende des Führungsteiles 17 außer Berührung gelangt.;

SO 9826/0874 !

Nachdem das Ventilverschlußglied 35 sich in die Schließstellung bewegt hat, wird eine weitere Zufuhr der.Druckflüssigkeit in einer jeden Richtung verhindert, und. die auf die obere Seite des Kolbens 20 zur Einwirkung gelangende Kraft der Druckluft wird auf diejenige Druckflüssigkeit übertragen, welche unterhalb des Ventiles 35 eingefangen ist. Hierdurch wird diese Kraft in eine hydraulische Kraft umgewandelt. Nachdem die Wirkfläche der oberen Seite des Kolbens 20 in unmittelbarer Nahe der Druckluftkammer 21 viel greifer ist als die Fläche des Kolbens 20 auf der unteren Seite in unmittelbarer Nähe der Kammer 30 der Druckflüssigkeit, wird die auf die Druckflüssigkeit und somit auf den Kolben 4 übertragene Kraft nach Maßgabe der relativen Wirkflächen an den gegenüberliegenden Enden dieses Kolbens 20 verstärkt. Der Kolben 4 überträgt seinerseits diese Kraft auf den Bremsschuh 41, der auf das Fahrzeugrad 42 zur Einwirkung gelangt. Wie bereits vorstehend angedeutet, befindet sich der Bremsschuh 41 normalerweise in Laufberührung mit dem Fahrzeugrad 42, so daß die Größe der Bewegung des Kolbens 4 bei einem jeden beliebigen Bremsanlegevorgang vernachlässigbar ist, jedoch stufenweise größer wird, da sich der Bremsschuh und das Fahrzeugrad während einer bestimmten Anzahl von hintereinanderfolgenden Bremsanlegevorgängen abnutzt.

Wenn das Bremsenlösen bewirkt ist, so wird die Druckluftkammer 21 entlüftet, worauf die Feder 33 auf den Kolben 20 zur Einwirkung gelangt und ihn in die vorstehende Lösestellung überführt, in welcher das Ventilverschlußglied 35 von dem Ventilsitz 38 abgehoben ist, derart, daß.die Verbindung zwischen dem Behälter 16 für die Druckflüssigkeit und den Volumina oder Rau- '· men unterhalb dieses Behälters wiederhergestellt wird, so daß j diese Volumina und Räume mit der Druckflüssigkeit wieder aufge- j füllt werden. Wenn zum Auffüllen dieser Volumina oder Räume nach] dem Bremsenanlegen mehr Druckflüssigkeit benötigt wird, um die | weitere Bewegung des Kolbens 4 aufgrund des Verschleißes der Bremsschuhe oder der Fahrzeugräder oder aber zum Zwecke des Er-

5 09826/0874 -8-

satzes von Druckflüssigkeitsverlusten durch Leckagen auszugleichen, kann die Druckflüssigkeit in einfacherweise durch Schwerkraft und ohne Behinderung von dem Behälter 16 ausgehend in der vorstehend beschriebenen Weise seinen Strömungsweg nehmen. Auf diese Weise wird die Bremsvorrichtung nach einem jeden Bremsanlegevorgang automatisch verstellt.

Aufgrund der¹ vertikalen Anordnung des Vorsatzgerätes 13 ist die Gefahr von Lufttaschen in den Räumen unterhalb des Behälters 16 für die Druckflüssigkeit in hohem Maße gebannt. Sollte aber zufällig eine derartige Lufttasche auftreten, so kann diese durch Aufsteigen in der Druckflüssigkeit entlüftet werden, wobei die Luft an dem gelösten Ventilverschlußglied vorbeiströmt und durch den Kanal 19, den Behälter 16 und die

/Kann

Entlüftungsöffnungen 43, 44 abgeführt werden. Diese Entlüftungsöffnungen 43 und 44 sind in einer Verschlußkappe 45 eines Einfüllstutzes vorgesehen, über welchen der Behälter mit Druckflüssigkeit wieder-aufgefüllt werden kann.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Aussparung 10 in dem Kolben 4 mit Absicht kegelförmig ausgebildet, so daß eine jede in dieser Aussparung 10 sich bildende Lufttasche längs der oberen geneigten Fläche dieser Aussparung - wie in der Zeichnung dargestellt - in Richtung des offenen Endes und von da aus in den Kanal 32 abwandern kann, welcher relativ zu der Achse des Zylinders 2 unter einem solchen Winkel vecLäuft, daß die darin befindliche Luft in Richtung der Kammer des Druckmittels und von da aus in der vorstehend beschriebenen Weise zur Atmosphäre hin strömen kann.

- Patentansprüche -

509826/0874

Claims

PATENTANSPRÜCHE

.j Gestängestellvorrichtung für hydraulisch - pneumatische Bremseinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Betätigungsvorrichtung mit einem in eine -waagerechte Lage montierbaren Zylindergehäuse, ein koaxial in diesem Zylindergehäuse gelagerter, von dem auf eine Seite desselben wirkenden hydraulischen Druck beaufschlagbaren Kolben zur Übertragung einer Bremsanlegekraft und ein ■Vorsatzgerät angeordnet sind, welches in vertikaler Lage auf und oberhalb der Betätigungsvorrichtung montiert ist, daß dieses Vorsatzgerät ein in Abschnitten unterteiltes Gehäuse mit einer im oberen Teil desselben angeordneter, zur Atmosphäre hin entlüftbaren Kammer und am unteren Teil desselben vorgesehener Druckkammer besitzt, welche mit einer Seite des Kolbens in ständiger Verbindung steht, daß der Kolben in diesem in Abschnitten unterteilten Gehäuse zwischen der Kammer und der hydraulischen Kammer koaxial gelagert ist und durch diese hindurchgehende Kanäle besitzt, durch welche die Kammer mit der hydraulischen Kammer verbindbar ist, daß der Kolben normalerweise eine Lösestellung einnimmt, in welcher über diesen Kanal eine freie Verbindung zwischen der Kammer und der hydraulischen Kammer besteht, daß der Kolben nach Maßgabe einer auf ihn wirkenden Kontrolldruckkraft in eine Betriebsstellung betätigbar ist, in welcher diese Verbindung über den Kanal unterbrochen ist, und daß diese Kontrolldruckkraft von dem Kolben auf die eine Seite desselben durch ein hydraulisches Druckmittel in dieser hydraulischen Druckkammer übertragen wird derart, daß auf diese Weise die Bremsanlegekraft erzeugt] wird. i
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekenn- j ze i ohne t, daß der Kolben ein in diesem Kanal koaxial i betätigbares Ventilglied besitzt, und daß dieses Ventilglied

SO 9826/087 4 - A 2 -.

nach Überführung des Kolbens in seine Lösestellung in eine Offenstellung verbringbar ist, in welcher die Verbindung über den Kanal hergestellt ist, hingegen nach Überführung des Kolbens in seine Betriebsstellung das Ventilglied in eine Schließstellung verbringbar ist, in welcher diese Verbindung unterbrochen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben elastische Mittel besitzt, welche ihn nach seiner Entlastung durch das Druckluftmittel in seine Lösestellung zurückbewegen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben Kanäle besitzt, welche ihn koaxial durchsetzen, daß die Kontrolldruckseite an dem einen Ende und die hydraulische Druckseite an dem gegenüberliegenden Ende in unmittelbarer Nähe der hydraulischen Druckkammer angeordnet sind, und daß die wirksame Druckfläche der pneumatischen Druckseite größer ist als die wirksame Druckfläche auf der hydraulischen Druckseite.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Zylindergehäuse zur Verbindung der hydraulischen Druckkammer mit der einen Seite des Kolbens einen Kanal besitzt, und daß dieser Kanal in einer Richtung nach oben ansteigt, welche sich von der einen Seife des Kolbens ausgehend nach der hydraulischen Kammer hin erstreckt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung eine Feder besitzt, welche in koaxialer Richtung in einer in dem Kolben koaxial gelagerten Aussparung zusammengedrückt ist derart, daß beim Fehlen des auf die eine Seite des Kolbens wirkenden hydraulischen Druckmittels eine Kraft bestimmter Größe ausgeübt wird, welche ausreicht, um den Kolben in ei-

SO9826/0874 -A3-!

ner Bremslösestellung aufrechtzuerhalten, und daß diese Aus-* sparung nach der einen Seite des Kolbens hin geöffnet und nach der gegenüberliegenden Seite des Kolbens hin geschlossen ist und sich von dem offenen Ende ausgehend in ; Richtung des geschlossenen Endes gleichmäßig verjüngt. :
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung eine von Hand betätigbare Verriegelungsvorrichtung besitzt, welche den Kraftübertragungskolben in dem Zylindergehäuse in einer zurückgezogenen Stellung arretiert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß eine Betätigungsvorrichtung mit einem in eine waagerechte Lage montierbaren Zylindergehäuse, ein koaxial in diesem Zylindergehäuse gelagerter, von dem auf eine Seite desselben wirkenden hydraulischen Druck beaufscÜLagbaren Kolben zur Übertragung einer Bremsanlegekraft auf den Bremsschuh der Bremsvorrichtung und ein hydraulisch - pneumatisches Vorsatzgerät angeordnet ist, welches in vertikaler Lage auf der und oberhalb der Betätigungsvorrichtung montiert ist, daß dieses Vorsatzgerät ein in Abschnitten unterteiltes Gehäuse mit einer im oberen Teil desselben angeordneter, zur Atmosphäre hin entlüftbaren Kammer und am unteren Teil desselben vorgesehener Druckkammer besitzt, welche mit der einen Seite des Kolbens in ständiger Verbindung steht, daß der Kolben in diesem in Abschnitten unterteilten Gehäuse zwischen der Kammer und der hydraulischen Kammer koaxial gelagert ist und durch diese '· hindurchgehende Kanäle besitzt, durch welche die. Kammer mit i der hydraulischen Kammer verbindbar ist, daß der Kolben normalerweise eine Lösestellung einnimmt, in welcher die Verbindung zwischen den Kanälen frei ist, daß der Kolben nach Maßgabe einer auf seine pneumatische Druckseite wirkenden pneumatischen Druckkraft in eine Betriebsstellung betätigbar

SO 9 8 26/08 7 4 - A .4 -

ist, in welcher diese Verbindung über den Kanal unterbrochen ist, und daß diese pneumatische Druckkraft von dem Kolben auf die eine Seite desselben durch ein hydraulisches Druckmittel in dieser hydraulischen Druckkammer übertragen wird derart, daß auf diese Weise die Bremsanlegekraft erzeugt wird.

509826/0874