DE2502179C2 - Druckübersetzer für Druckluftbremseinrichtungen insbesondere von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckübersetzer für Druckluftbremseinrichtungen insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit einem vom zu übersetzenden Vorsteuerdruck beaufschlagten Steuerkolben, einem vom übersetzten Bremsdruck beaufschlagten Rücksteuerkolben, einem in seinem mittleren Bereich gegen ein verschiebliches Widerlager abstützbaren Waagebalken, an dessen Enden der Steuer- und der Rücksteuerkolben einander entgegenwirkend angelenkt sind, und einer nahe des Steuerkolbens bzw. dessen Anlenkstelle am Waagebalken angeordneten, stellungsabhängig vom Steuerkolben betätigbaren Ventileinrichtung zur Steuerung des Bremsdruckes, wobei der Waagebalken unter der Kraft einer Feder vom Widerlager abhebbar ausgebildet ist.

Ein den vorstehenden Merkmalen im wesentlichen entsprechender Druckübersetzer ist der DE-OS 05 248 entnehml>ar. Nach dieser Druckschrift ist der Stetierkolben als beiderseits mit Membrantellern belegter Membrankolben ausgebildet, wobei der eine Membranteller, zugleich den Waagebalken bildend, auf einer von einer Randpartie bis in seinen mittleren Bereich verschieblichen, das Widerlager bildenden Rolle abstützbar ist An der gegenüberliegenden Randpartie des Membrantellers greift über einen Stößel der zugleich einen Teil der Ventileinrichtung bildende Rücksteuerkolben an. Am anderen Membranteller ist gegenüberliegend zur ersterwähnten Randpartie eine Zugfeder, welehe im Ruhezustand den Membrankolben in Beaufschlagungsrichtung -des Rücksteuerkolbens von der Rolle abhebt

Bei derartigen Druckübersetzern besteht das Problem, zu Bremsbeginn einen Ansprang des Bremsdrukkes auf einen bestimmten Mindest-Bremsdruck zu erreichen, um die Bremse möglichst schnell anzulegen, d. h., das mechanische Bremsgestänge rasch in Bewegung zu bringen und die Bremsklötze an das abzubremsende Rad heranzuführen.

Der bekannte Druckübersetzer nach der erwähnten DE-OS 18 05 248 bietet keine Lösung dieses Problems, da bei ihm zu Beginn einer Vorsteuerdruckbeaufschlagung sich der Membrankolben zuerst entgegen der Kraft der Zugfeder gegen die Rolle anlegen und sodann, wenn ausreichend hoher Vorsteuerdruck herrscht, durch Kippen um die Rolle unter Verschieben des Rücksteuerkolbens die Ventileinrichtung betätigen muß. Der bekannte Druckübersetzer bewirkt somit einen gegenüber dem Vorsteuerdruckanstieg verzögerten, zudem noch von Anfang an lastabhängig modulierten Anstieg des Bremsdruckes.

Zum Lösen des erwähnten Problems ist es bereits bekannt, zusätzlich zum Druckübersetzer ein besonderes Mindestdruckventil vorzusehen; dies erfordert, auch bei Einbezug des Mindestdruckventils in den Druckübersetzer, jedoch einen erheblichen Bauaufwand.

Aus der DE-PS 16 05 254 ist es für einen gattungsfremden Druckübersetzer, bei welchem die Ventileinrichtung stellungsabhängig vom Rücksteuerkolben betätigt wird, weiterhin bekannt, gleichachsig zum Rücksteuerkolben einen weiteren Kolben vorzusehen, der vom Vorsteuerdruck entgegen einer Feder belastet und ab einer bestimmten Mindestdruckbeaufschlagung über eine Anschlagkupplung mit dem Waagebalken verbindbar ist. Bei dieser Anordnung wird die Einsteuerung des Mindest-Bremsdruckes jedoch in unerwünschter Weise von der im allgemeinen von der Fahrzeugbelastung bestimmten Stellung des Widerlagers beeinflußt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Druckübersetzer der eingangs genannten Art mit einfachen, möglichst geringen Aufwand erfordernden Mitteln derart auszubilden, daß zu Bremsbeginn ein rascher, von der augenblicklichen Einstellung des Widerlagers unabhängiger Anspruch des Bremsdruckes bis zu einem bestimmten Mindestdruck erfolgt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Abheberichtung des Waagebalkens entgegen der Beaufschlagungsrichtung des Rücksteuerkolbens gerichtet ist und daß die Kraft der Feder annähemd gleich der vom Rücksteuerkolben bei Beaufschlagung mit einem zum Anlegen der Bremse ausreichenden Mindest-Bremsdruck ausgeübten Kraft ist.

Durch diese Ausbildung des Druckübersetzers wird erreicht, daß zu Bremsbeginn, beim öffnen des Bremsdruck-Einlaßventils der Ventileinrichtung, der Rücksteuerkolben in Ruhe verbleibt und der Waagebalken sich lediglich, ähnlich einem L.cnkerhebel, um seine Anlenkung am Rücksteuerkolben dreht. Erst bei Erreichen

des Mindest-Bremsdruckes wird der Rücksteuerkolben entgegen der Kraft der Feder verschoben und legt dabei den Waagebalken auf das Widerlager auf, so daß er eine Rückstellkraft auf die Ventileinrichtung, in Schließrichtung dessen Bremsdruck-Einlaßventils wirkend, auszuüben beginnt

Um den Wirkungsbeginn des RücKsteuerkolbens zusätzlich etwas zu verzögern und somit eine gewisse Übersteuerung des Bremsdruckes zu erzielen, kann es nach der weiteren Erfindung vorteilhaft sein, in die Bremsdruckleitung zum den Rücksteuerkolben mit Bremsdruck belastenden Zylinderraum eine Drosselsteile einzuordnen.

Die nach der weiteren Erfindung zweckmäßige Ausbildung des Druckübersetzers kann den weiteren Unteransprüchen entnommen werden.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines schematischen Schnittbildes durch einen die Erfindung beinhaltenden Druckübersetzer dargestellt

Der durch die strichpunktierte Umrandung 1 begrenzte Druckübersetzer 2 weist einen Steuerkolben 3 und einer Rücksteuerkolben 4 auf, die jeweils einen in einem Zylinder 5 bzw. 6 gebildeten Zylinderraum 7 bzw. 8 begrenzen. Der Steuerkolben 3 ist gegen den Boden des Zylinders 5 durch einen Anschlag 9 abgefangen und der ihn beaufschlagende Zylinderraum 7 steht mit einer Vorsteuerdruck führenden, beispielsweise an ein nicht dargestelltes Bremssteuerventil angeschlossenen Leitung 10 in Verbindung. Andererseits wirkt der Steuerkolben 3 über eine Kolbenstange 11 auf einen Waagebalken 12 nahe dessen einem Ende ein. Das andere Ende des Waagebalkens 12 ist vermittels einer Kolbenstange 13 am entgegen seiner Beaufschlagung durch den Druck im Zylinderraum 8 von einer Feder 14 belasteten und gegen einen Anschlag 15 drückbaren Rücksteuerkolben 4 angelenkt.

In seinem mittleren Bereich steht dem Waagebalken 12 auf der dem Steuer- und Rücksteuerkolben 3 bzw. 4 abgewandten Seite mit geringem Abstand ein als Gleitstein ausgebildetes Widerlager 16 gegenüber, auf welches sich der Waagebalken 12 aufzulegen und drehbar abzustützen vermag. Das in Längsrichtung des Waagebalkens 12 verschiebliche Widerlager 16 ist mittels einer Stange 17 an einem Kolben 18 angelenkt, der von einem über eine Leitung 19 zugeführten, der Fahrzeugbelastung proportionalen Druck entgegen der Kraft einer Feder 20 belastet ist.

Am steuerkolfaenseitigen Ende ist der Waagebalken 12 mit einem Ventilstößel 21 gekoppelt, der zusammen mit einer federbelasteten Doppeldichtplatte 22 und einem gehäusefesten Ventilsitz 23 ein Doppelventil einer Ventileinrichtung 24 bildet, welche die Bremsdruckbeaufschlagung eines über eine Leitung 25 angeschlossenen Bremszylinders 26 aus einem Vorratsluftbehälter 27 bzw. die Entlüftung des Bremszylinders 26 in die Atmosphäre überwacht. In eine von der Leitung 25 abzweigende, zum Zylinderraum 8 des Rückstet'erkolbens 4 führende Bremsdruckleitung 28 ist eine Drosselstelle 29 eingeordnet.

Bei gelöster, betriebsbereiter Bremse sind alle dargestellten Räume mit Ausnahme des Vorratsluftbehälters 27 drucklos und die Teile des Druckübersetzers 2 nehmen die dargestellte Lage ein.

Wird zum Bremsen in die Leitung 10 Druckluft, d. h. ein Vorsteuerdruck eingespeist, so drückt der Steuerkolben 3 auf den Waagebalken 12, dieser dreht sich um die Anlenkung an der noch in Ruhe verbleibenden Kolbenstange 13 des Rücksteuerkolbsns 4 und schaltet dabei über den Stößel 21 die Ventileinrichtung 24 um, so daß die Leitung 25 von der Atmosphäre abgetrennt und aus dem Vorratsluftbehälter 27 mit Druckluft beaufschlagt wird. Es strömt also Druckluft in den Bremszylinder 26 ein und bewirkt in diesem einen Druckanstieg. Durch die Bremsdruckleitung 28 strömt durch die Drosselstelle 2S verzögert Druckluft auch in den Zylinderraum 8 des Rücksteuerkolbfins 4 ein. Sobald in diesem ein bestimmter Mindestdruck erreicht ist — im Bremszylinder 26 herrscht infolge der ungedrosselten Lufteinspeisung zu diesem Zeitpunkt ein etwas höherer Druck al:, im Zylinderraum 8 —, wird der Rücksteuerkolben 4 gegen die Kraft der Feder 14 verschoben und der Waagebalken 12 um seine Abstützung am Ventilstößel 21 bis zum Auflegen auf das Widerlager 16 gedreht Sodann beginnt der Rücksteuerkolben 4, über die durch die Lage des Widerlagers 16 bestimmten Hebelverhältnisse am Waagebalken 12 übersetzt, entgegengesetzt zum Steuerkolben 3 auf die Ventileinrichtung 24 einzuwirken. Damit ist der Bremsdruckansprung beendet, wobei infolge der Rückhaltewirkung der Drosselstelle 29 in dem Bremszylinder 26 allerdings ein gewisser Übersteuerungsdruck herrscht Durch die bis zu diesem Zeitpunkt fehlende Rückstellwirkung des Rücksteuerkolbens 4 verläuft dieser Bremsdruckansprung rasch und ungestört und die Bremse wird entsprechend schnell angelegt. Falls in die Leitung 10 ein nur sehr niedriger, in etwa einen dem Mindest-Bremsdruck zu Ende des Ansprunges entsprechender Vorsteuerdruck eingespeist wurde, vermag der Rücksteuerkolben 4 mit Erreichen der vollen Mindest-Bremsdruckhöhe im Zylinderrautn 8 des Rücksteuerkolbens 4 über die Ventileinrichtung 24 die Übersteuerung des Bremsdruckes im Bremszylinder 26 wieder abzubauen, so daß sich in diesem die Mindest-Bremsdruckhöhe einstellt; bei Einspeisen eines höheren Vorsteuerdruckes in die Leitung 10 wirkt der Druckübersetzer 2 im weiteren gleichartig wie die üblichen, bekannten Waagebalken-Druckübersetzer: Steuer- und Vorsteuerkolben 3 bzw. 4 drehen den Waagebalken 12 um das Widerlager 16 jeweils derart, daß die Ventileinrichtung 24 in die Leitung 25 und damit in den Bremszylinder 26 sowie den Zylinderraum 8 des Rücksteuerkclbens 4 eine Bremsdruckhöhe einsteuert, die dem entsprechend den jeweiligen Waagebalken-Hebelverhältnissen übersetzten Vorsteuerdruck der Leitung 10 entspricht. Die Drosselstelle 29 bewirkt auch hierbei Übersteuerungsvorgänge, die jedoch unwesentlich sind.

Beim Bremsenlösen spielen sich entsprechend umgekehrte Vorgänge ab.

Um beim Bremsenlösen keine durch die Drosselstelle 29 bewirkten Untersteuerungen des Bremsdruckes zu erhalten, kann die Drosselstelle 29 von einem in Strömungsrichtung zur Ventileinrichtung 24 öffnenden Rückschlagventil 30 überbrückt sein.

Andererseits ist es bei Verzicht auf Über- bzw. Untersteuerungen des Bremsdruckes auch möglich, die Drosselstelle wegzulassen.

Schließlich ist es bei Vorhandensein der Drosselstelle 29 auch möglich, um nur zu Bremsbeginn eine Übersteuerung zu erzielen, den Zylinderraum 8 des Rücksteuerkolbens 4 volumenveränderlich auszubilden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß in den Boden des Zylinderraumes 8 ein Zylinder 31 eingelassen ist, in dem ein einerseits vom Druck im Zylinderraum 8, andererseits von einer Feder 32 belasteter Kolben 33 geführt ist. Dabei muß die Kraft der Feder 32 so

daß der Kolben 33 gegen die Kraft der Feder 32 bis zur Anlage seiner Anschlage 34 an einem den Zylinder 31 abschließenden Flansch 35 zurückgedrückt wird, bevor der Rücksteuerkolben 4 gegen die Kraft der Feder 14 verschoben wird.

Die Wirkung dieser Anordnung besteht darin, daß der durch das Zurückdrücken des Kolbens 33 zum Zylinderr;ium 8 hinzugelangende Volumenanteil, ausgehend von der absoluten Druckhöhe 0, bis auf die Mindest-Bremsdruckhöhe aufgeladen werden muß, wozu durch die Duse 29 eine beachtliche Luftmenge in den Zylinderraum 8 einströmen muß. Dieser Einströmungsyorgang erfordert eine zum Erzielen der gewünschten Übersteuerung des im Bremszylinder 26 anstehenden Bremsdruckes ausreichende Zeitspanne. Bei den weiteren Bremsstufen muß auch im vom Kolben 33 freigegebenen Volumenanteil nur die jeweilige Druckdifferenz zwischen den Bremsstufen aufgebaut werden, wozu verhältnismäßig geringe, durch die Drosselstelle 29 rasch einströmende Luftmengen ausreichen; der Rücksteuerkolben 4 bewirkt nun also ein so rasches Schließen der Ventileinrichtung 24 beim Einsteuern der weiteren Bremsstufen, daß sich keine nennenswerten Übersteuerungen des Bremsdruckes mehr aufbauen können.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Druckübersetzer für Druckluftbremseinrichtung insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit einem vom zu übersetzenden Vorsteuerdruck beaufschlagten Steuerkolben, einem vom übersetzten Bremsdruck beaufschlagten Rücksteuerkolben, einem im seinem mittleren Bereich gegen ein verschiebliches Widerlager abstützbaren Waagebalken, an dessen Enden der Steuer- und der Rücksteuerkolben einander entgegenwirkend angelenkt sind, und einer nahe des Steuerkolbens bzw. dessen Anlenkstelle am Waagebalken angeordneten, stellungsabhängig vom Steuerkolben betätigbaren Ventileinrichtung zur Steuerung des Bremsdruckes, wobei der Waagebalken unter der Kraft einer Feder vom Widerlager abhebbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Abheberichtung des Waagebalkens (12) entgegen der Beaufschlagungsrichtung des Rücksteuerkolbens (4) gerichtet ist und daß die Kraft der Feder (14) annähernd gleich der vom Rücksteuerkolben (4) bei Beaufschlagung mit einem zum Anlegen der Bremse ausreichenden Mindest-Bremsdruck ausgeübten Kraft ist

2. Druckübersetzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (14) am Rücksteuerkolben (4) entgegen dessen Bremsdruck-Beaufschlagung angreift.

3. Druckübersetzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bremsdruckleitung (28) zum den Rücksteuerkolben (4) mit Bremsdruck belastenden Zylinderraum (8) eine Drosselstelle (29) eingeordnet ist.

4. Druckübersetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wandung des den Rücksteuerkolben (4) mit Bremsdruck belastenden Zylinderraumes (8) unter Druckbeaufschlagung begrenzt und elastisch ausweichend ausgebildet ist.

5. Druckübersetzer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der Wandung des Zylinderraumes (8) von einem von einer Feder (32) belasteten und durch einen Anschlag (34,35) abfangbaren Kolben (33) ausgebildet ist.