DE2504161C3 - Mechanische Gleitschutzeinrichtung, insbesondere für druckluftgebremste Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Gleitschutzvorrichtung, insbesondere für druckluftgebremste Schienenfahrzeuge, mit einem Sensor, der eine an eine Radachse elastisch gekoppelte Schwungmasse enthält und der mit Hilfe eines auf einer Steuerkurve an der Schwungmasse verschieblich gefühnen Endes eines

jo als Stange ausgebildeten Schaltgliedes in Abhängigkeit von der durch die Drehverzögerung der Schwungmasse bewirkten Auslenkung der Schwungmasse mittelbar ein Auslaßventil für eine Bremsdruckleitung ansteuert.

Aus der DE-PS 9 32 843 ist eine Gleitschutzeinrichtung der vorstehend genannten Art bekannt, die einen Sensur der erwähnten Bauari niii einem ven der Stange betätigbaren Entlüftungsventil aufweist, wobei das Entlüftungsventil bei Überschreiten eines kritischen Wertes der Drehverzögerung der Radachse öffnet und

•to durch Absenken eines Steuerdruckes ein Auslaßventil ansteuert, welche die Bremsdruckleitung und damit den Bremszylinder entlüftet Die Radbremse wird somit gelöst und das Gleiten beendet Der Sensor hat hierbei den Nachteil, daß nur ein Verzögerungswert eingestellt werden kann. Wird der Schaltwert der Drehverzögerung derart eingestellt, daß er guten Reibungsverhältnissen und maximalem Bremsdruck entspricht, wird vermieden, daß bereits geringe Reibwertschwankungen zum eine unnötige Bremswegverlängerung bewirkenden Lösen der Bremse führen. Dabei muß jedoch der Nachteil in Kauf genommen werden, daß die Radgeschwindigkeit bei mehrmaligen, durch die Gleitschutzeinrichtung bewirkten Brems- und Lösezyklen sich immer stärker von der Wagengeschwindigkeit entfernen und das Rad schließlich ganz blockieren kann.

Wird der Schaltwert entsprechend empfindlicher eingestellt, muß in Kauf genommen werden, daß sich die Bremsen bereits bei niedrigen Verzögerungen lösen, die unter Umständen überhaupt nicht oder nur zu einem äußerst kurzzeitigen Gleiten des Rades fuhren.

Aus der US-PS 29 14 359 ist eine sich einer elektrischen Einrichtung bedienenden 'Gleitschutzeinrichtung bekannt, welche zwei Signale zum Auslösen verwendet, von welchen das eine Signal bei Überschreiten einer vorbestimmten Drehverzögerungsschwelle auftritt und das andere Signal dann gebildet wird, wenn das Zeitintegral der Drehverzögerung eine bestimmte Schwelle überschritten hat. Da eine Integration mit

mechanischen Mitteln aufwendig ist, kann diese Patentschrift keine brauchbare Anregung zum Ausbilden einer mechanischen Gleitschutzeinrichtung geben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mechanische Gleitschutzeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die zum Vermeiden der Mangel der bekannten mechanischen Gleitschutzeinrichtungen auf zwei unterschiedliche Verzögerungswerte mit unterschiedlicher Charakteristik anspricht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steuerkurve zwei gestufte Bereiche aufweist und das Ende des als Stange ausgebildeten Schaltgliedes in zwei Stufen anhebbar ist, wodurch zwei unterschiedliche Signale zur Steuerung einer Ventileinrichtung erzeugt werden.

Damit wird erreicht, daß ein nur kurzzeitiges Verzögern des Rades mit einem entsprechend niedrigen Verzögerungswert noch nicht zum Lösen der Bremse führt, daß jedoch bei langer andauernder Verzögerung auch bei dem besagten niedrigen Verzögerungswert bereits ein !,ösen der Bremse auftritt. Daneben wird auch bei einem kurzzeitigen Auftreten einer hohen Drehverzögerung das Auslaßventil der Bremsdruckleitung sofort angesteuert

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung entlüftet der Sensor in einer das erste Signal gebenden Stellung eine erste Kammer, die mit einer Seite eines Steuerkolbens in Verbindung steht, der ein mit einer zweiten Kammer in Verbindung stehendes Ventil betätigt, und die zweite Kammer wird von einem andererseits mit Steuerdruckluft für das Auslaßventil beaufschlagten Schwimmkolben begrenzt, der bei entlüftetet zweiter Kammer eine Entlüftungsöffnung für die Steuerdruckluft des Auslaßventils freigibt, und der Sensor öffnet in seiner das zweite Signal gebenden Stellung zwangsläufig ein Ventil zur unmittelbaren Entlüftung der zweiten Kammer.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen nach der Erfindung sind den weiteren Unteransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei im dargestellten Aufbau der Gleitschutzeinrich'.ung die Ventile teilweise im Schnitt dargestellt sind.

Gemäß der Darstellung ist die Hauptluftleitung 1 eines mit einer Druckluftbremse ausgerüsteten, im übrigen nicht dargestellten Schienenfahrzeuges mit einem Steuerventil A verbunden, welches einerseits über eine Leitung 2 mit einem Vorratsbehälter ßfür die Bremsluft und andererseits über eine Leitung 4 mit der Kammer 6 eines Auslaßventil"« C verbunden ist. Die Kammer 6 wird durch einen von einem Schaltkolben 8 betätigten Ventilteller 10 entweder mit einer zum Bremszylinder D führet Jen Leitung 12 verbunden oder von dieser Leitung abgetrennt, wobei gleichzeitig eine Entlüftungsöffnung 10' mit großem Querschnitt freigegeben wird, so daß die Leitung 12 und damit der Bremszylinder D schnell entlüftet wird. Der Schaltkolben 8 trennt zwei Kammern 1'! und 16. die über eine Dros!,eldüse 18 in Verbindung stehen. Kammer 16 ist über eine Leitung 20 mit ctam Vorratsbehälter B verbunden. Der Kaminer 14 des Auslaßventils steht über einer Leitung 22 mit einem Ringraum 24 einer den Gleitschutz-Sensor E mitumtassenden Ventileinrichtung Fin Verbindung, dor zwischen den Seitenwänden eines topfförmigen Schwimmkolbens 26 und den Seitenwänden einer zweiten Kammer 28 gebildet wird. Die Kammer 28 weist eine öffnung 30' von großem Querschnitt auf, deren Rand als Ventilsitz30 ausgebildet ist, auf den sich der topfförmige Schwimmkolben 26 in Ruhestellung auflegt

Der Boden des topfförmigen Schwimmkolbens 26 weist ebenfalls eine öffnung auf, welche zur öffnung 30' führt und deren Rand als Ventilsitz 32 ausgebildet ist, der von einer federbelasteten Ventilplatte 34 verschlossen ist. Der Ringraum 24 und die Kammer 28 sind über eine Drosseldüse 36 verbunden.

Ober der Kammer 28 ist durch eine Trennwand abgeteilt, eine erste Kammer 38 angeordnet Die Kammern 38 und 28 werden von dem Ende einei das Schaltglied des Sensors E darstellenden Stange 40 durchsetzt, die in der Ventilplatte 34, der Trennwand zwischen den Kammern 28 und 38 und der oberen Abschlußwand der Kammer 38 dichtend und verschiebbar geführt ist Das untere Ende der Stange 40 endet in einem Gleitstück oder einer Rolle 42, die mit einer Kurvenbahn 44 zusammenwirkt Die Kurvenbahn 44 ist, wie aus DE-PS 10 28 154 bekannt ist, .n Rand einer elastisch mit einer Radachse gekoppelten äcr wungmasse 44' angeordnet Sie ist mit zwei unterschiedlichen Verzögerungsbereichen zugerechneten Kurvenbahn-Bereichen 46 und 48 versehen. Je nach dem Bereich 46 oder 48 der Kurvenbahn 44, der gerade mit dem Ende der Stange 40 in Berührung steht, ergibt sich eine unterschiedliche Hubstellung der Stange 40 in bezug zu den beiden Kammern 28 und 38.

Das in die beiden Kammern 28 und 38 geführte Ende der Stange 40 ist hohl und weist radiale, als Düsen Hienende Bohrungen 50,52 und 54 auf. Diese Bohrungen sind so angeordnet, daß in der dargestellten untersten Stellung der Stange 40 die Kammern 28 und 38 über die Bohrung 50 und 52 in Verbindung stehen, während bei nach oben verschobener Stange 40 die Kammern 28 und 38 getrennt sind und die ers'.c Kammer 38 über die Bohrungen 52 und 54 mit der Außenluft in Verbindung kommt. An der Stange 40 ist etwas unterhalb Ger Ventilplatte 34 ein Absatz 56 angeordnet, der bei Zusammenwirken des einer größeren Radverzögerung zugeordneten Bereichs 48 der Kurvenbahn 44 mit der Rolle 42 den Ventilteller 34 formschlüssig von seinem Sitz 32 abhebt. Die Stange 40 wird von einer in der ersten Kammer 38 angeordneten Feder ständig in Andruckrichtung an die Kurvenbahn 44 belastet.

Die Kammer 38 steht über eine Leitung 58 mit einer Steuerkammer 60 in Verbindung, die durch einen Steuerkolben 62 von einer weiteren Kammer 64 getrennt wird. Die beiden Kammern 60 und 64 stehen über eine Drosseldüse 6fi in Verbindung. Der Steuerkolben 62 betätigt über eine Kolbenstange ein Ventil 68, das eine Kammer 70 überwacht, die mit der zweiten Kammer "Λ η Verbindung steht.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist

5j wie folgt:

Solange bei einer durch Druckminderung in der Hauptluftleitung 1 vtranlaßten und durch das Steuer ventil A eingesteuerten Bremsung am Laufrad keine Gleittendenz vorhanden ist, nehmen die einzelnen Teile die dargestellte Lage ein.

Druckluft aus dem Behälter B kann vom Steuerventil A überwacht über Leitung 4, Kammer 6 und Leitung 12 ungehindert zum Bremszylinder D strömen. Der Behälterdruck liegt über Leitung 20, Kammer 16, Drosseldüse 18 und Kammer 14 des Auslaßventils auch auf Leitung 22 an. Über den Ringraum 24, die Drosseldüse 36 und Kammer 28, sowie die Bohrungen 50 und 52 herrscht der gleiche Druck auch in der

Kammer 38. Diese steht wiederum über Leitung 58 mit der Steuerkammer 60 und über Drosseldüse 66 mit der Kammer 64 in Verbindung. In Kammer 70 herrscht der gleiche Druck wie in Kammer 28, da diese durch Leitung 72 verbunden sind.

Kommt es infolge Überschreitens eines bestimmten Wertes der Drehverzögerung zu einem Verdrehen bzw. Verschieben der Schwungmasse 44' relativ zur Stange 40, wandert die Rolle 42 die Kurvenbahn 44 entlang. Die Auslenkung der Schwungmasse entspricht der Größe der Drehveivngerung, d. h. bei einer geringen Drehverzögerung wird es auch nur zu einer geringen Verschiebung kommen, das Gleitstück 42 am Ende der Stange 40 wird dabei maximal bis an das Ende von Bereich 46 gelangen und die Stange 40 nur um einen geringen Betrag verschoben. Diese Verschiebung reicht jedoch aus, um die Bohrung 50 so weit zu verschieben, daß die beiden Kammern 28 und 38 voneinander getrennt werden und die Kammer 38 über die Bohrungen 52 und 54 nach außen entlüftet wird. Der Durchmesser der Bohrungen 52 und 54 und das Volumen von Kammer 38 sind so bemessen, daß der Druck in Kammer 38 gemäß einer bestimmten, wählbaren Zeitfunktion abfällt. Die gleiche Druckminderung tritt über die Leitung 58 auch in der Steuerkammer 60 auf. Die Drosseldüse 66 ist so bemessen, daß der Druckabfall jedenfalls schneller vonstatten geht, als er über diese Düse zur Kammer 64 ausgeglichen werden kann. Wenn der Druck beispielsweise durch mehrmalige, kurzzeitige oder eine einmalige, eine bestimmte Mindestzeitdauer übersteigende Einstellung dieses Schaltzustandes in der Steuerkammer 60 so abgesunken ist daß die auf den Steuerkolben 62 wirkende Druckkraft die Kraft der den Kolben belastenden Feder übersteigt, wird das Ventil 68 geöffnet, was zum Entlüften von Kammer 70, Leitung 72 und Kammer 28 führt.

Infolge der Druckdifferenz zwischen der Kammer 28 und dem Ringraum 24, die über die Drosseldüse 36 nicht schnell genug ausgeglichen werden kann, wird der Schwimmkolben 26 verschoben und hebt sich von Ventilsitz 30 ab. Über die freigewordene Öffnung 30' wird Kammer 14 des Auslaßventils C entlüftet, der Schaltkolben 8 verschiebt sich unter der andauernden Beaufschlagung der Kammer 16, hebt den Ventilteller 10 von seinem Sitz ab, wodurch der Bremszylinder D über die Leitung 12 und die Öffnung 10' entlüftet wird.

Ein Entlüften tritt also nur dann ein, wenn die Stange 40 so lange in der beschriebenen Lage gehalten wird, bis der Druck in Kammer 38 weit genug abgesunken ist Diese Zeit kann über eine entsprechende Bemessung der Bohrung 54 eingestellt werden. Ein kurzzeitiges Auslenken der Schwungmasse, das einem bestimmten, niedrigen Wert der Drehverzögerung entspricht, führt daher noch nicht zum Lösen der Bremse. Wenn jedoch diese Drehverzögerung länger anhält, so daß es wahrscheinlich ist, daß es zu einem Gleiten des Rades kommen wird, wird das Ventil 68 geöffnet, Ringraum 24 entlüftet und über Leitung 22 das Auslaßventil C entsprechend angesteuert

Nachdem über die Drosseldüse 66 wenigstens annähernd Druckgleichheit in den Kammern 64 und 60 hergestellt worden ist schließt das Ventil 68 unter der Wirkung der den Steuerkolben 62 belastenden Feder. Ein erneuter Druckaufbau kann jedoch erst erfolgen, wenn die Stange 40 wieder auf dem tiefsten Punkt der Kurvenbahn 44 angelangt ist eine Verbindung zwischen den Kammern 28 und 38 hergestellt und die Kammer 38 von der Außenluft abgeschlossen ist.

Tritt an der Radachse eine so hohe Drehverzögerung ein, daß das Gleitstück 42 der Stange 40 mit dem Bereich 48 der Kurvenbahn 44 zusammenwirkt, wird die Stange 40 um einen solchen Betrag verschoben, daß die Schulter 56 den Ventilteller 34 von seinem Sitz 32 abhebt, wodurch der Druck in der Kammer 28 schlagartig abgesenkt wird und der Schwimmkolben 26 infolge der Druckdifferenz zwischen dem Ringraum 24 und der Kammer 28 von seinem Sitz 30 abgehoben wird. Über die Leitung 22 wird die Kammer 14 des Auslaßventils C rasch entlüftet und der Schaltkolben 8 entsprechend verschoben, was über die Leitung 12 und die Öffnung 10' zu einem Entlüften des Bremszylinders D führt. Solange die Rolle 42 mit dem Bereich 48 der Kurvenbahn 48 zusammenwirkt kann es zu keinem neuen Belüften der einzelnen Kammern kommen, da infolge des noch offenen Ventils 32, 34 der Schwimmkolben 26 bei jedem Druckaufbau in der Leitung 22, d. h.

ständig von seinem Sitz 30 abgehoben bleibt. Erst wenn die Rolle 42 der Stange 40 wieder mit dem tiefsten Punkt der Kurvenbahn 44 zusammenwirkt und der Venti^eller 34 wieder auf seinem Sitz 32 aufliegt kommt es über Leitung 22, Ringraum 24 und Drosseldüse 36 zu einem erbeuten Druckaufbau in der Kammer 28.

Wenn der Ausschlag der Schwungmasse b7w. das Verschieben der Kurvenbahn 44 nur kurzzeitig war, ist die Kammer 38 nicht entlüftet worden und das Ventil 68 bleibt geschlossen. Treten jedoch eine ganze Reihe aufeinanderfolgende, extreme Aufschläge der Schwungmasse 44' auf, kann es stufenweise zu einer Druckminderung in der Kammer 38 und damit der Steuerkammer 60 kommen, was schließlich dazu führt daß das Ventil 68 öffnet und ein Lösen der Bremse auf die gleiche Weise erfolgt als wenn das Gleitstück 42 der Stange 40 lediglich mit dem Bereich 46 der Kurvenbahn 44 über einen längeren Zeitraum in Einwirkung gestanden hätte. Da beim Entlüften über das Ventil 68 sämtliche Kammern und Speicherräume entleert werden, benötigt der Druckaufbau im System eine längere Zeitspanne. Die Bremse bleibt daher entsprechend lange gelöst, wodurch es dem Rad ermöglicht wird, sich wieder auf eine der Wagengeschwindigkeit entsprechende Drehzahl zu beschleunigen.

Um das Schließen des Ventils 68 zu beschleunigen und damit kürzere Auslösezeiten für die Bremse zu erzielen, kann es zweckmäßig sein, wie in der Zeichnung gestrichelt angedeutet die Kammer 64 über eine Düse 74 und ein in dieser Strömungsrichtung öffnendes Rückschlagventil 76 mit dem Raum 70 zu verbinden. Beim öffnen des Ventils 68 wird dann die Kammer 64 parallel zum Druckausgleich über die Düse 66 zur Kammer 60 über die Düse 74 und das Ventil 68 entlüftet so daß der in ihr herrschende Druck innerhalb einer kurzen, bestimmten Zeitgrenze derart absinkt daß die Federbelastung des Steuerkolbens 62 das Ventil 68 wieder schließen kann.

Um ein schlagartiges Öffnen von Ventil 68 zu erreichen, kann weiterhin, wie ebenfalls gestrichelt angedeutet die Steuerkammer 60 über eine Leitung mit Rückschlagventil 78 mit der Leitung 72 verbunden werden. Kommt es sodann zu einem geringen öffnen des Ventils 68 und damit zu einem Entlüf teil der Leitung 72, wird die Steuerkammer 60 ebenfalls schlagartig entlüftet was infolge des Differenzdrncks zwischen den Kammern 64 und 60 zu einem sofortigen öffnen des Ventils 68 über dessen ganzen Bereich führt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Mechanische Gleitschutzvorrichtung, insbesondere für druckluftgebremste Schienenfahrzeuge, mit einem Sensor, der eine an eine Radachse elastisch gekoppelte Schwungmasse enthält und der mit Hilfe eines auf einer Steuerkurve an der Schwungmasse verschieblich geführten Endes eines als Stange ausgebildeten Schaltgliedes in Abhängigkeit von der durch die Drehverzögerung der Schwungmasse bewirkten Auslenkung der Schwungmasse mittelbar ein Auslaßventil für eine Bremsdruckleitung ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (44) zwei gestufte Bereiche (46 und 48) aufweist und das Ende (42) des als Stange (40) ausgebildeten Schaltgliedes in zwei Stufen anhebbar ist, wodurch zwei unterschiedliche Signale zur Steuerung einer Ventileinrichtung (F) erzeugt werden.

2. Gleilschut^inrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daU der Sensor (E) in einer das erste Signal gebenden Stellung eine erste Kammer (38) entlüftet, die mit einer Seite eines Steuerkolbens (62) in Verbindung steht, der ein mit einer zweiten Kammer (28) in Verbindung stehendes Ventil (68) betätigt, daß die zweite i-Lammer (28) von einem andererseits mit Steuerdruckluft für das Auslaßventil (C) beaufschlagten Schwimmkolben (26) begrenzt wird, der bei entlüfteter zweiter Kammer (28) eine Entlüftungsöffnung (30') für die Steuerdruckluft lijs Auslaßventils (C) freigibt, und daß der Sensor (E) in seiner d i zweite Signal gebenden Stellung ein Ventil (32,34) zur unmittelbaren Entlüftung der zweiten Kammer 28) zwangsläufig öffnet.

3. Gieitschutzcini ichluRg nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Kammer (38 und 28) übereinander angeordnet sind, die Stange (40) des Schaltgliedes hohl ist und die Trennwand der beiden Kammern (28 und 38) abgedichtet verschieblich durchsetzt, und an der Stange (40) drei radiale Bohrungen (50,52 und 54) so angeordnet sind, daß in Ruhestellung die erste und zweite Kammer (28 und 38) über die zwei ersten Bohrungen (50 und 52) in Verbindung stehen und in einer ein Signal gebenden Stellung der Stange (40) die Kammern (28 und 38) getrennt sind und die erste Kammer (38) über die erste und dritte Bohrung (52 und 54) mit der Außenluft in Verbindung steht.

4. Gleitschutzeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmkolben (26) topfförmig ausgebildet ist und mit seinem von der Stange (40) des Schaltgliedes zentral durchsetzten Boden einen die Entlüftungsöffnung (30') für die Steuerdruckluft des Auslaßventils (C) umgebenden Ventilsitz (30) verschließt und die Seitenwände der iweiten Kammer (28) und die Seitenwände des lopfförmigen Schwimmkolbens (26) einen Ringraum (24) bilden, der mit der Steuerdruckluft für das Auslaßventil (C) beaufschlagt ist.

5. Gleitschutzeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (40) des Schaltgliedes eine Schulter (56) aufweist, die in der das zweite Signal gebenden Stellung eine Ventilplatte (34) Vor ihrem eine Öffnung zur Entlüftungsöffnung (30') umgebenden Sitz (32) auf dem Boden des Schwimmkolbens (26) abhebt.

6. Gleitschutzeinrichtung nach einem oder mehre-

ren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, den Steuerkolben (62) beaufschlagende Kammer (38) mit einer andererseits den Steuerkolben (62) belastenden, dritten Kammer (64) über eine Drosselöffnung (66) in Verbindung steht.

7. Gleitschutzeinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer (28) mit dem Ringraum '24) über eine Drosselöffnung (36) in Verbindung steht

8. Gleitschutzeinrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Kammer (64) über ein in dieser Strömungsrichtung öffnendes Rückschlagventil (76) und ein<e zu diesem in Serie geschaltete Düse (74) mit der zweiten kammer (28) verbunden ist.

9. Gleitschutzeinrichtung nach dein Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (38) über ein Rückschlagventil (78) mit dem Raum (70) vor dem Ventil (68) verbunden ist.