DE2526522C3 - Bremsanlage für ein Schienenfahrzeug - Google Patents
Bremsanlage für ein SchienenfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bremsanlage für ein Schienenfahrzeug mit angetriebenen und
nichtangetriebenen Achsen mil einer Feststeilbremse und mit druckmittelbetätigten Reibungsbremsen für
alle Achsen und mit einer ersten Steuereinrichtung zur Änderung der Bremskraft der druckmittelbetätigten Reibungsbremsen an den angetriebenen, mit Rei
bungs- und Widerstandsbremsen ausgestatteten Achsen, deren Bremskraft in Abhängigkeit von einem
Steuersignal derart regelbar ist, daß die Reibungsbremskraft der an der jeweiligen angetriebenen Achse
angreifenden Widerstandsbremskraft umgekehrt proportior.al ist.
Eine derartige Bremsanlage ist bereits aus der DE-OS 2060252 bekannt. Bei dieser bekannten
Bremsanlage soll eine Bremsung angetriebener Ach
sen mit einer kombinierten Reibungs- und Wider
standsbremse erzielt werden, wobei die Bremskraft der Reibungsbremse stets so eingestellt wird, daß zusammen mit der jeweils zur Verfügung stehenden Widerstandsbremskraft die gerade gewünschte Brems-
leistung erzeugt wird. Dieses Konzept ist jedoch an
nichtangetriebenen Achsen nicht anwendbar, da an
diesen Achsen ein sich aus der Widerstandsbremsung
ergebender Anteil der Bremskraft nicht vorhanden ist.
lage bekannt, die bei einem Straßenbahnfahrzeug mit einem Triebwagen und einem Anhänger Anwendung
findet. Bei dieser Bremsanlage wird beim Auslösen der elektrischen Bremse des Triebwagens auch die
Reibungsbremse im Anhänger ausgelöst, wobei je
doch keine weitere Abhängigkeit zwischen der Rei
bungsbremskraft und der elektrisch herbeigeführten Widerstandsbremskraft vorliegt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsanlage für ein Schienenfahrzeug der eingangs
jo geschilderten Art, also für ein Schienenfahrzeug mit
mehreren Fahrgestellen so auszugestalten, daß das Halten des Fahrzeugs unter allen Betriebsbedingungen mit größter Sicherheit gewährleistet wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge-
j5 löst, daß die angetriebenen Achsen die Achsen der
vorderen und hinteren Fahrgestelle und die nichtangetriebenen Achsen die Achsen eines mittleren Fahrgestells sind, daß eine zweite Steuereinrichtung vorgesehen ist, die den Reibungsbremsen der Achsen des
mittleren Fahrgestells Druckmittel in Abhängigkeit von einem Steuersignal zuführt, das unabhängig von
der auf die Achsen der vorderen und hinteren Fahrgestelle ausgeübten Bremskraft ist, und daß eine dritte
Steuereinrichtung vorgesehen ist, die die Bremskraft
der Reibungsbremsen an den Achsen des mittleren
Fahrgestells in Abhängigkeit von Notbrems- und Feststellbrems-Steuersignalen ändert.
Die erfindungsgemäße Bremsanlage gestattet ein optimales Bremsen eines Schienenfahrzeugs, das am
vorderen und am hinteren Fahrgestell angetriebene Achsen und an einem mittleren Fahrgestell nichtangetriebene Achsen aufweist. Zum Erzielen der optimalen Bremswirkung unter allen Betriebsbedingungen können die Reibungsbremsen am mittleren
Fahrgestell nicht nur unabhängig von der gerade am vorderen und am hinteren Fahrgestell ausgeübten
Bremskraft zur Einwirkung gebracht werden, sondern sie können auch in Abhängigkeit von Notbrems- und
Feststellbrems-Steuersignalen eingesetzt werden. Die
Reibungsbremsen des mittleren Fahrgestells können
daher unter allen denkbaren Betriebsbedingungen betätigt werden, also insbesondere auch dann, wenn
die Widerstandsbremsen oder auch die Reibungsbremsen am vorderen oder hinteren Fahrgestell keine
b5 Bremskraft ausüben.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die erste und die zweite Steuereinrichtung in an sich bekannter Weise je einen
Pneumatik-Hydraulik-Umwandler enthalten. Solche Pneumatik-Hydraulik-Umwandler sind z. B. bereits
aus der DE-PS 810768 bekannt; es soll jedoch mit diesen bekannten Umwandlern in einer Bremsanlage
erreicht werden, daß die Abnutzung an Bremsklötze η von Eisenbahnwagen ausgeglichen wird, ohne daß der
Hub des Kolbens, der die zum Erzeugen der Bremskraft benötigte Druckflüssigkeit fördert, vergrößert
werden muß.
Ferner ist in vorteilhafter Weise nach der Erfindung vorgesehen, daß die erste und die zweite Drucksteuereinrichtung elektro-pneumatische Umwandler zur
Umsetzung eines elektrischen Steuersignals in einen pneumatischen Steuerdruck sind.
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bremsanlage besteht darin, daß eine beladungsabhängige, von Luftfedern gesteuerte Steuereinrichtung zum Einstellen des Drucks für die druckmittelbetätigten Reibungsbremsen vorgesehen ist Das Prinzip
der lastabhängigen Einstellung des Druck" für die druckmittelbetätigten Reibungsbremsen ist bereits
aus der DE-AS 1080876 im Zusammenhang mit Fahrzeugen mit Luftfederung bekannt.
Vorteilhafterweise ist gemäß der Erfindung ferner
vorgesehen, daß die dritte Steuereinrichtung ein elektromagnetisches Steuerorgan ist, das zum Herstellen
einer Verbindung zwischen zwei zu den Reibungsbremsen führenden Druckmittelleitungen auf die
Notbrems- und Feststellbrems-Steuersignale anspricht. Auf diese Weise kann ohne großen Aufwand
in zuverlässiger Weise erreicht werden, daß die Reibungsbremsen auf die Not- und Feststellbrems-Steuersignale ansprechen.
Die Erfindung wird nun an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfühningsbeispiels näher
erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm der Schaltung der verschiedenen Bauteile einer Bremsanlage,
Fig. 2 schematisch vereinfacht einen Schnitt durch
den Verteilerblock der Luftdrucksteuerung und die Proportionalsteuereinrichtung für den Druckmitteldruck,
Fig. 3 einen Schnitt durch die beladungsabhängige
Steuereinrichtung,
F i g. 4 einen Schnitt durch den Pneumatik-Hydraulik-Umwandler mit der Druckentlastungskammer,
Fig. 5 einen Schnitt durch eine Druckentlastungseinrichtung und einen Teil der Druckentlastungskammer,
Fig. 6 in isometrischer Darstellung einen Schnitt
durch den Verteiler- und Druckentlastungskanal und
F i g. 7 einen Teilschnitt in zum Teil schaltungstechnischer Darstellung durch die Steuereinrichtung für
die Not- und Feststellbremse, das hydraulische. Steuerorgan und die Scheibenbremse.
In Fig. 1 ist die Wechselbeziehung zwischen einem elektrischen und einem pneumatischen Untersystem
veranschaulicht. Darüber hinaus zeigt die Darstellung die Wechselbeziehungen zwischen den drei unabhängigen Bremsbetätigungssystemen und den beiden unabhängigen aufgeschalteten Regelsystemen, die in die
Bremsanlage steuernd eingreifen. Die drei unabhängigen Bremsenbetätigungssysteme sind ein Widerstandbremsungssystem, ein pneumatisch gesteuertes
Reibungsbremsensystem und ein unabhängiges Not- und Feststellbremsensystem. Die unabhängigen aufgeschalteten Systeme enthalten die Steuereinrichtung
zum Berücksichtigen der augenblicklichen Fahrzeugbelastung und die Einrichtung zurr: Erfassen eines
Rutschens des Rades und zum Erzeugen eines daraufhin erfolgenden Bremsenlösens auf.
Massengut- oder Schnelltransport vorgesehen, wobei in der Regel nur eine begrenzte Anzahl von Wagen
eingesetzt ist. Insoweit besteht ein Unterschied zu üblichen Bremsanlagen, die für eine Verwendung bei
Güter- oder Personenzügen mit 150 bis 200 Wagen
to vorgesehen sind. Bei diesen leichten Schienenfahrzeugen sind Fahrmotore und dynamische Bremsen 28
für wenigstens zwei endseitige Fahrgestelle des Fahrzeuges vorgesehen. Jede der dynamischen Bremsen
28 erzeugt ein Rückführsignal zu einer Befehlssteue -
rung 29 für die Bremsung, die unmittelbar auf Strom
änderungen in der Steuerleitung 11 anspricht. Die konstruktive Ausführung der Befehlssteuerung und
der Widerstandsbremse kann unterschiedlich sein, wobei die schaltungstechnische Darstellung gemäß
Fig. 1 für eine Vielzahl von Ausbildungsformen gilt. Die vollständige Widerstandsbremse weist in nicht
näher dargestellter Weise weiterhin einen Führerschalter auf, der in der Regel am Steuerstand des Zuges angeordnet ist und es dem Zugführer ermöglicht,
die Antriebssteuerkreise der Fahrmotore zwischen einer Antriebsschaltung und einer Bremsschaltung umzuschalten.
Die Bremsanlage enthält auch ein pneumatisch betätigtes Reibungsbremssystem mit Reibungsbremsen
μ 32 und 33 für das vordere Fahrgestell, 34 und 35 für
das mittlere Fahrgestell und 36 und 37 für das hintere Fahrgestell. Die Bremsanlage enthält ein pneumatisches Steuersystem und Pneumatik-Hydraulik-Umwandler 38,39 und 40 zur Umwandlung der hydrauli-
r, sehen Betätigungs- oder Steuersignale in Hydraulikdruck auf. Diese Umwandler verstärken die pneumatischen Steuersignale und erleichtern den Einsatz der
Reibungsbremsen 32 bis 37. Der hydraulische Abschnitt des Bremssystems weist auch Nachstelleinrich-
tungen 41, 42 und 43 zum Erhöhen der in einem
. schnell ansprechenden Bremssystem erforderlichen Präzision auf.
Jeder der pneumatisch gesteuerten Antriebe der Reibungsbremse spricht auf Änderungen im Steuer-
4'. druck an. Jeder der Umwandler 38 bis 40 weist einen
druckgesteuerten Druckmittelantrieb und einen Hydraulikantrieb auf. Der Druckmittelantrieb spricht auf
positive Änderungen im Druckmitteldruck an und betätigt den Hydraulikantrieb. Der Druckmitteldruck
für die pneumatisch gesteuerten Reibungsbremsen wird durch zwei Systeme unabhängig eingestellt. Der
zunächst zugeführte Luftdruck wird durch eine Steuereinheit 45 abgeändert und eingestellt, die einen
Ausgangsbremsdruck erzeugt, der einer Verminde
rung des elektrischen Eingangsstromes unterhalb ei
ner vorgegebenen Höhe proportional ist. Dieser Signalstrom wird von der Befehlssteuerung 29 für die
Bremse erzeugt und durch einen Bremsbefehl des Zugführers vermindert sowie durch einen Bremsbe
fehl des Zugführers zum Bremsenlösen oder im Falle
einer motorgetriebenen und damit widerstandsgebremsten Achse durch Erhöhen des Rückführstromes
der Widerstandsbremsung erhöht. In der Bremsanlage wird d;e Widerstandsbremse als Hauptbremse für die
angetriebenen Achsen eingesetzt und die Reibungsbremse nur dann druckbeaufschlagt, wenn die Widerstandsbremse die erforderliche Bremskraft nicht aufbringt, und auch dann nur in dem Umfang, der zum
Erzeugender noch fehlenden Bremskraft erforderlich ist. Die Steuereinheit 45 ist ein elektro-pneumatischer
Druckumwandler, der auf Steuersignale aus der Befehlssteuerung 29 der Bremse anspricht und einen
Ausgrtpgsdruck erzeugt, der ein dosierendes Bypass-Ventil
einstellt. Mit der Steuereinheit 45 wird eine Bremsanlage geschaffen, die die Bremskraft der Reibungsbremse
während des Bremsens derart erhöhen oder absenken kann, daß sich exakt die Gesamtbremskraft
ergibt, die vom Zugführer über die Steuerleitung 11 eingegeben wird, unabhängig von Unregelmäßigkeiten
oder Schwankungen der dynamischen Bremskraft infolge wechselnder Fahrgeschwindigkeit
oder Störungen.
Der erzielbare maximale Druck des Druckmittels wird ebenfalls unabhängig durch lastungsabhängige
Steuereinrichtungen 53a, 53b und 53c erzeugt. Die Arbeitsweise des Steuerkreises zum Erfassen der Beladung
des Fahrzeuges wird weiter unten im einzelnen erläutert.
Die Steuereinheit 45 steuert den an den angetriebenen endseitigen Fahrgestellen des Fahrzeuges zur
Verfugung stehenden Druckmitteldruck, während eine Steuereinheit 46 den Druckmitteldruck für das
Betätigen der Bremsen 34 und 35 am nichtangetriebenen, mittleren Fahrgestell einstellt. Diese Bremse
wird unabhängig von der Widerstandsbremsung an den endseitigen Fahrgestellen angelegt. Dabei erbringt
das mittlere Fahrgestell 20% der Bremsleistung, während die endseitigen Fahrgestelle jeweils
40% der Bremsleistung erbringen.
Die Druckluft für das pneumatische Steuersystem wird mittels eines Kompressors 47 erzeugt, der in einen
Drucklufthauptbehälter 48 und einen Reserveluftbehälter 49 fördert. Der Reserveluftbehälter 49
ist gegen Druckverluste infolge eines Leitungsbruches oder einer Störung.des Kompressors 47 durch ein
Rückschlagventil 50 gesichert. Die Speicherleistung des Ressrvebehälters 49 ist außerdem so groß, daß
15 Vollbremsungen und Bremsenlösungen durchgeführt werden können, wenn der Kompressor 47 ausfällt.
Der Reservebehälter 49 dient zum Einspeisen von Druckluft in das pneumatische Steuersystem,
welches seinerseits das Reibungssystem beaufschlagt. Der Drucklufthauptbehälter 48 fördert außerdem
Druckluft zu Luftfedern Sie, 51 b und 51c, die zwischen
den Fahrgestellen und dem Wagenaufbau angeordnet sind. Das Rückschlagventil 50 trennt das
pneumatische Steuersystem von der Federung, um einen Verlust an Steuerdruck im Falle des Bruches einer
der Luftfedern oder einer Störung in einem der Bauteile des Belastungsausgleichssystems zu vermeiden.
Im Normalbetrieb stellen die belastungsabhängigen Steuerorgane 53 a, 53 b und 53 c den Maximaldruck
ein, der den Pneumatik-Hydraulik-Umwandlern 38 bis 40 zugeführt wird. Dies ist erforderlich, da während
einer Vollbremsung eine vorbestimmte Bremskraft auf die Räder des Fahrzeuges mittels des Reibungsbremssystems
aufgebracht werden muß, um das Fahrzeug so schnell und so sicher als möglich zum
Stillstand zu bringen. Dabei ist jedoch wichtig, daß die Bremskraft einen bestimmten Maximalwert nicht
überschreitet, da dies zum Gleiten der Räder auf den Schienen mit den bekannten Folgen führen würde. Da
die für eine Vollbremsung erforderliche Bremskraft dem Gesamtgewicht des Wagens unter Einschluß seiner
Ladung proportional ist, ist es erforderlich, eine Einrichtung zum Messen der Last und zur Einstellung
des Druckes in den Bremszylindern während einer Vollbremsung vorzusehen. Würde eine solche Vorsorge
nicht getroffen, so würde die für einen voll beladenen
Wagen erforderliche Bremskraft für eine VoIl-
'■ bremsung zum Gleiten der Rädereines leeren Wagens führen, oder es wäre umgekehrt die für die Vollbremsung
eines leeren Wagens erforderliche Bremskraft nicht ausreichend, um einen vollbeladenen Wagen
schnell und sicher abzubremsen.
κι Der Wagenaufbau ist normalerweise mittels der
Luftfedern, die verschiedene, teilweise hier nicht zu erläuternde Aufgaben haben, von den Fahrgestellen
getrennt. Der in den Luftfedern 51a, 516 und 51c entsprechend der Belastung eingestellte, grundsätz-3
lieh jedoch variable Luftdruck kann zu einer proportionalen
Anzeige der Belastung des Fahrzeuges herangezogen werden. Dieser variable Druck dient als
Führungsgröße für die belastungsabhängigen Steuerorgane 53a, 53fc und 53c, die den in die Pneumatik-
-'« Hydraulik-Umwandler 38 bis 40 eingespeisten Druck
entsprechend ändern und einstellen.
Die Bremsanlage weist weiterhin hydraulische Betätigungsorgane für die Reibungsbremsen mit einem
ersten und einem zweiten Hydraulikantrieb auf, die tandemartig hintereinander liegen. Der erste Hydraulikantrieb
spricht zum Betätigender Scheibenbremsen auf positive Änderungen im Hydraulikdruck an, während
der zweite Hydraulikantrieb zur Freigabe eines Federspeicher-Bremszylinders auf Druckentlastungen
der Hydraulikflüssigkeit anspricht.
Der erste Hydraulikantrieb wird durch die weiter oben beschriebene Steuereinrichtung betätigt. Die
elektrischen oder elektronischen Steuersignale werden in pneumatische Steuersignale umgesetzt, die ihrerseits
die Pneumatik-Hydraulik-Umwandler 38 bis 40 steuern. Diese Umwandler erzeugen positive Änderungen
des Druckes in der den ersten Hydraulikmotoren in den Bremszylindern 32 bis 37 zugeführter
Hydraulikflüssigkeit. Dieses System arbeitet proportional und führt zu einer abgestuften Bremsbetätigung
in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit, der Belastung und der Bremsleistung der Widerstandsbremsung.
Wie weiter unten noch näher erläutert wird, weis) die Zusatzeinrichtung für die Steuerung der Not- und
Feststellbremse ein völlig getrenntes Untersystem auf. das unabhängig von dem Steuersystem für die Betriebsbremse
arbeitet. Sowohl das Zusatz-Notbremssystem als auch das Feststellbremssystem Verwender
den Federspeicher und den zweiten Hydraulikantrieb Jedes dieser beiden Systeme wird durch Aberregung
des Notmagnetventils in Betrieb gesetzt, welches be fehlendem Bremsdruck im Betriebsbremszylinder der
hydraulischen Druck in dem zweiten Hydraulikantrieb senkt. Diese Druck wird durch die genannter
Notmagnetventile 3Ol bis 303 an jedem der Fahrgestelle gesenkt. Diese beispielsweise als Ventile ausge
bildeten Steuerorgane sind normalerweise geschlossen und arbeiten leckfrei; sie stellen eine Verbindung
zwischen dem zweiten Druckmittelantrieb und dei hydraulischen Bremsleitung oder Speiseleitung her
Wenn in der Speiseleitung kein Druck ist, so wird bein
Offnen der Notmagnetventile der zuvor eingeschlossene
DnKk schnell durch die Umwandler 38 bis 41 abgebaut. Wenn dabei eine Betriebsbremsung statt
findet, so wird der Druck ausgeglichen, um eine zi hohe resultierende Bremskraft und damit ein Rutschen
der Fahrzeugräder zu vermeiden.
Ein Untersystem ist auch für die erneute Aufladung
des zweiten Hydraulikantriebes während jeder Bremsenbetätigung vorgesehen Dadurch ist sichergestellt,
daß iin zweiten Hydraulikantrieb ausreichender
Druck herrscht und vermieden, daß infolge auftreten- "> der Leckströmungen ein unbeabsichtigtes Auslösen
der Notbremse erfolgt.
Die Notmagnetventile 301 bis 303 werden durch ein elektrisches Signal gesteuert, welches entweder
durch eine Notbrems-Steuereinheit 14 oder eine Fest- ι'>
stellbrems-Steuereinhcit 10 auf eine Steuerleitung 304 gegeben wird. Darüber hinaus ist auch eine Rückstelleinrichtung
zum Lösen der Bremsen bei Bedarf von Hand vorgesehen.
Die Bremsanlage ist weiterhin mit einem Uberwa- ι τ
chungssystem für ein Gleiten der Räder ausgerüstet, welches als Schlupfdetektor eine logische Schaltung
27 aufweist, sowie Steuerorgane 59, 60 und 61 für eine Druckentlastung. Die logische Schaltung 27 erfaßt
Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den 2« Achsen der verschiedenen Fahrgestelle und erzeugt
ein Signal zur Verminderung der Widerstandsbremsung oder der Reibungsbremsung. Ein ausfallsicherer
Betrieb wird dadurch berücksichtigt, daß zur Leitungsverbindung zwischen der logischen Schaltung 27
und den Widerstandsbremsen 28 normalerweise aberregte Magnetschalter vorgesehen sind und daß die
Steuereinrichtungen 59 bis 61 normalerweise, d. h. ohne Stromzufuhr, in Ruhestellung sind, in der keine
Druckentlastung erfolgt. Die logische Steuerschaltung m weist weiterhin einen elektrischen Zeitgeber für die
Steuerorgane 59, 60 und 61 auf, die verhindern, daß eine Druckentlastung nach dem Betätigen dieser
Steuerorgane über einen vorbestimmten Zeitraum hinaus erfolgt. Wenn somit ein Gleiten auftritt, erhal- ι >
ten die Steuerorgane 59,60 und 61 Strom und erzeugen einen Druckfall der Druckluft in dem Pneumatik-Hydraulik-Umwandler
des gleitenden Rades. Der Umwandler des betroffenen Fahrgestelles oder der betroffenen Fahrgestelle wird so lange druckentlastet,
als dies erforderlich ist, um das Gleiten zu beseitigen, jedoch nicht langer als die vorbestimmte Zeitspanne.
Die Detektoren für ein Gleiten des Rades erhalten an ihrem Eingang Signale von vier magnetischen Sonden.
Die logische Schaltung 27 verstärkt, formt und vergleicht die schwachen Signalimpulse von diesen
Sonden oder Sensoren. Dabei erzeugt das Überwachungssystem eine Anzeige für ein Gleiten, wenn irgendeine
Achse gegenüber einer anderen Achse mit unterschiedlicher Geschwindigkeit dreht und der Unterschied
nicht nur geringfügig ist; darüber hinaus sind jedoch auch Maßnahmen getroffen, Situationen zu erfassen,
in denen sämtliche Räder gleichzeitig mit gleichen Geschwindigkeiten gleiten. Hierzu werden Änderungen
der Winkelbeschleunigung erfaßt. Das System mißt die Beschleunigung an einer Achse und
veranlaßt bei seiner Auslösung, daß der Detektor ein Druckentlastungs-Steuersignal zu einem einzigen
Steuerorgan 59 bis 61 sendet. Dieses Betätigen eines Steuerorgans wird das Gleiten nur für ein einzelnes ω
Fahrzeug korrigieren, jedoch wird der Gleichlauf zwischen den Rädern unterbrochen, sobald dieses eine
Fahrgestell nicht mehr gleitet, so daß die anderen Detektoren ihre zugeordneten Steuerorgane für eine
Druckentlastung betätigen.
Die Bremsanlage weist überdies ein Ausschaltorgan 63a für die Betriebsbremse auf, welches das Reibungsbremssystem
völlig drucklos macht Das Aussdiultorgan
wird beim Abschleppen und/oder beim Beendigen des Fahrauftrages im Falle einer Störung
in einem der Bremssysteme betätigt. Ein solches mechanisches Ausschalten ist auch für jedes einzelne
Fahrgestell mittels der Ausschaltorgane 63fc, 63c und
63d einzeln möglich.
Das Proportionalsteuersystem der Bremsanlage weist drei unabhängige Untersysteme auf. Das erste
Untersystem besitzt ein Proportional-Steuerorgan, welches die Reibungsbremsung mit der Widerstandsbremsung
für die endseitigen Fahrgestelle »mischt«. Das zweite System erzeugt eine ausschließlich durch
Reibungsbremsung bewirkte Bremsleistung am mittleren Fahrgestell. Das dritte Proportionalsystem weist
Luftfedern und belastungsabhängige Steuerorgane für jedes Fahrgestell des Fahrzeugs auf.
Im Betrieb führt eine Fernsteuereinheit 9 des Fahrzeuges
der Befehlssteuerung 29 für das Bremsen ein variables Signal zwischen 0 und 10 Volt zu. Die Befehlssteuerung
berücksichtigt eine Reihe von Faktoren, wie das gesamte Ladungsgewicht des Fahrzeuges,
die Stoßlastbegrenzung für den Zug und die Größe des Rückführsignals der Widerstandsbremsung von
der Widerstandsbremse 28. Diese Steuerung legt dann ein abgestuftes Signal an die Steuereinheit 45. Ein
Verstärker 30 verstärkt das eingehende Steuersignal in den Bereich von 0 bis 20 Volt für eine Weiterverarbeitung
durch die Steuereinheit, in die außerdem ein vorbestimmter Eingangsdruck aus Leitungen 16 und
16a in Höhe von etwa 6,9 bar eingesteuert wird. Die Steuereinheit erzeugt einen Ausgangsdruck, der in
dem Maße ansteigt, wie die Spannung aus dem Verstärker 30 unterhalb einer vorbestimmten Höhe absinkt.
Im Bremssystem ist die Mischerschaltung für die dynamische Bremsleistung und die Reibungsbremsleistung
in der Befehlssteuerung 29 für die Bremsung und nicht in der Steuereinheit 45 vorgesehen.
Die Steuereinheit 45 speist in eine Leitung 17 einen entsprechenden pneumatischen Ausgangsdruck
ein, der sich gegenläufig mit der Widerstandsbremsung durch die Widerstandsbremse 28 ändert. Die
Bremsen der endseitigen Fahrgestelle werden mit pneumatischem Steuerdruck über die Leitungen 17a
und 17 b beaufschlagt.
Die Steuereinheit 46 für das mittlere Fahrgestell erhält ihren Eingangsdruck aus der Leitung 16b und
beaufschlagt über eine Leitung 18 die Bremsen des mittleren Fahrgestells. Das mittlere Fahrgestell hat
eine eigene Steuerzentrale 31, die ein ausschließlich zur der Reibungsbremsung dienendes Bremssignal
über eine Leitung 20 der Steuereinheit 46 über einen Verstärker 30 b zuführt. Dieses Signal stammt aus der
Befehlssteuerzentrale 29 und berücksichtigt die Gesamtbelasrungdes
Fahrzeuges, sein Gewicht und seine Geschwindigkeit, jedoch nicht die Höhe des Rückführsignals
der Widerstandsbremsung aus den Widerstandsbremsen an den vorderen und hinteren Fahrgestellen.
Somit kann die Steuereinheit 46 dem Pneumatik-Hydraulik-Umwandler39 einen erheblich
höheren pneumatischen Druck zuführen als die Steuereinheit 45 den Pneumatik-Hydraulik-Umwandlern
38 und 40.
Ein DruckregHorgan 8 und ein Relais-Steuerorgan
8 c werden vom Reserveluftbehälter 49 über die Leitung 16 und Zwischenleitungen 8a und 8b beaufschlagt.
Das Regelorgan 8 mit Leitungsanschlüssen 6 und 7 erzeugt einen die gewünschte Druckhöhe im
System anzeigenden Ausgangsdruck von beispiels-
weise 6,9 bar. Der Ausgangsdruck des Relais-Steuerorgans
8c1 in der Leitung I6d wird durch einen Druckschalter
15 überwacht, der seinerseits mit einer Anzeigeeinrichtung in der Befehlssteuerung für die
Bremse verbunden ist.
Das Relais-Steuerorgan 8c mit einem über die Leitung &b mit dem Druckregelorgan 8 verbundenen
Einlaß 401 ist ein übliches pneumatisches Servoventil mit einer Membran 402, einem Doppelsitzventil 403
für eine Hauptleitung und einem weiteren Doppelsitzventil 404 für eine Steuerleitung. Wenn der Druck
am Einlaß 401 eine Kammer 405 unter Druck setzt, so werden die Membran 402 und der an ihr anliegende
Kolben 406 in der Darstellung gemäß Fig. 2 nach oben gedrückt und verschieben dabei die Hauptsteuerstange
407. Diese hebt das Hauptsteuerventi! 408 von seinem Sitz 409, so daß die Verbindung zwischen
dem Einlaß 410 und dem Auslaß 411 der Hauptleitung hergestellt wird. Die aus dem Druckluftbehälter
der Hauptleitung kommende Druckluft wird über die Leitung 16 dem Einlaß 410 und der Ringkammer 412
zugeführt. Wenn das Hauptsteuerventil 408 angehoben wird, gelangt Druckluft von der Ringkammer 412
durch den kreisförmigen Ventilsitz 409 zu einer Auslaßkammer 413 und zum Auslaß 411. Gleichzeitig beaufschlagt
ein Teil dieser Druckluft über den inneren Kanal 414 die Membran auf der Seite der Kammer
415. Der sich aufbauende Gegendruck in der Kammer 415 führt zum Abschluß des vorher geöffneten Ventils
in der bekannten selbstregelnden Weise.
Der Eingangsdruck an der Steuereinheit 45 wird somit nach dem Ausführungsbeispiel bei etwa 6,9 bar
eingestellt. Die Steuereinheiten 45 und 46 sind im wesentlichen gleich aufgebaut.
Jede Steuereinheit 45 oder 46 der Bremsanlage weist vier Hauptbaugruppen auf. Die erste Baugruppe
besteht aus einem elektrischen Torsionsantrieb 134. Der Torsionsantrieb 134 spricht auf Änderungen des
elektrischen Signals in einer Steuerleitung 19 von der Befehlssteuerung aus an. Der Torsionsantrieb bringt
ein proportionales Drehmoment auf eine Vergleichswelle 137 auf. Die zweite Baugruppe ist ein pneumatischer
Torsionsantrieb 138, der auf die Vergleicherwelle
137 ein Widerstandsmoment aufbringt, das linear mit Erhöhungen des über eine Ausgangsleitung
139a dem Reibungsbremssystem aufgebrachten Druckes abnimmt. Die dritte Baugruppe bestellt aus
einem Druckumwandler 140, der von der Vergleicheiwelle
137 aus angetrieben wird. Er dient zur Steuerung des Steuerdruckes in einem Paar von Kanälen
141 und 142. Die vierte Baugruppe weist eine Einsteuereinrichtung 143 auf, die zum Einstellen des
Eingangsdruckes η us der Leitung 16a für das Reibungsbremssystem
in Abhängigkeit von den Drücken in den Kanälen 141 und 142 dient.
Der elektrische Torsionsantrieb 134 ist von üblicher
Bauart und weist einen als Permanentmagneten ausgebildeten Rotor auf, der in einem gewickelten
Stator dreht. Die Drehrichtung des Antriebes hängt von der Durchflußrichtung des Stromes durch den
Stator ab und die Speisekreise des Antriebes sind so geschaltet, daß er immer in der gleichen Richtung
dreht. Das vom Antrieb abgegebene Drehmoment ist der Stärke des Stromes und dem Sinus des Magnetwinkels zwischen ungleichen Polen von Rotor und
Stator direkt proportional.
Wenn der Druck in der Ausgangsleitung 139a Null ist, bringt der pneumatische Torsionsantrieb 138 auf
die Welle 137 durch Federantrieb ein maximales Drehmoment auf. Wenn umgekehrt eine volle Betriebsbremsung
durchgeführt wird, so bringt der Torsionsmotor 138 ein minimales Drehmoment auf. Die
auf die Welle 137 aufgebrachte Kraft bzw. das aufgebrachte Moment ändert sich gegenläufig mit dem
Druck und ist eine negative Funktion des Ausgangsdruckes des Umwandlers.
Der pneumatische Umwandler 140 verwendet die resultierende Ausgangsleitung an der Welle 137 zum
Ändern des Druckes, der der Einsteuereinrichtung 143 zum Einspeisen oder Entlüften zugeführt wird.
Der pneumatische Umwandler erhält den Eingangsdruck aus einer an die I eitung 16a angeschlossenen
Leitung 144. Er kann je nach dem über die Welle 137 aufgebrachten Drehmoment drei Steuerbedingungen
erzeugen:
a) In der normalen oder ßetätigungs-Lage senkt der Umwandler den Druck in den Kanälen 141
und 142,
b) am extremen Ende der Winkeldrehung der Welle 137 wird Druck in die Kanäle 141 und 142 eingespeist,
wobei sich der Umwandler in seiner Löselage befindet, und
c) in einer Zwischenlage zwischen <Jen Lilien gemäß
a und b wird der Kanal 141 unter Druck gesetzt und der Kanal 142 entlüftet. Jede Winkeldrehung
atib dieser Zwischenlage in Richtung
auf die Wegbegrenzung erzeugt einen Druckaufbau im Kanal 142 und schaltet das Ablaßventil
im Sinne einer Senkung des Ausgangsdruckes. Drehen in der entgegengesetzten Richtung, also
in Richtung auf die Normallage, führt zu einem Entlüften beider Kanäle.
Das Hauptsteuerorgan für ein Einspeisen oder ein Entlüften weist zwei nach Art eines Tellerventils ausgebildete
Ventile 145 und 146 auf, von denen das eine, nämlich das Ventil 145 das Einspeisen von Druckluft
und die Verbindung von einer mit der Leitung 16a verbundenen Haupteinlaßleitung 62 zur Ausgangsleitung
139 steuert, während das andere Ventil 146 die Druckluftentlüftung und damit die Verbindung von
der Haupteinlaßleitung 62 zum Auslaß 148 und in die Atmosphäre steuert. Die Speise- und Entlüftungsventile
145 bzw. 146 werden von Zylinderschiebern 150a und 150b gehalten, die in axial fluchtenden
Bohrungen hin- und herbeweglich gelagert und so angeordnet sind, daß das eine Ventil bei seiner Bewegung
in einer Richtung das andere Ventil berührt und dieses schließt. Die einander gegenüberliegenden Enden
jedes zylindrischen Schieberkörpers haben für einen Druckausgleich gleiche Querschnittsflächen und
sina durch Durchgangsbohrungen durch die Zylinderkörper miteinander verbunden. Dadurch werden
beide Ventile von Änderungen in den Auslaßdrücken der Umwandler nicht beeinflußt. Das Speise- und das
Ablaßventil 145 bzw. 146 sind in ihre Schließlage durch eine Druckfeder 149 belastet, die zwischen ihnen angeordnet ist. Jedes der Ventile 145 und 146
kann in seine jeweilige öffnung durch einen ersten und einen zweiten Antrieb verschoben werden, wobei
der Antrieb für das Ventil 145 eine Druckfeder 150 und eine Membran 151 und derjenige für das Ventil
146 eine Druckfeder 152 und eine Membran 153 aufweist. Es ist darauf hinzuweisen, daß die einander entsprechenden Teile der beiden Führungsantriebe entgegengesetzt liegen, so daß das eine der Ventile (das
Speiseventil 145) durch die Druckfeder der Membran
geöffnet wird. Durch diese Anordnung ergibt sich folgende
Wirkungsweise:
a) Die Feder 150 öffnet das Speiseventil 145 und
hält das Entlüftungsventil 146 geschlossen, wenn die Kanäle 141 und 142 und die entsprechenden
Membrankammern 154 \mw. 155 entlüftet sind.
b) Die Membran 153 öffnet das Entlüftungsventil 146 und hält das Speiseventil 145 geschlossen,
wenn beide Membrane bzw. Mcmbrankap.imern
unter Druck stehen.
c) Die Druckfeder 149 schließt sowohl das Speise
ventil als auch das Entlüftungsventil, wenn die Membrankammer 154 unter Druck steht und die
Membrankammer 155 entlüftet ist.
Diese lirci Steuersteiiungcn des Steuerorgan^ 143
zum Finspeisen und zum Entlüften entsprechen unmittelbar den drei weiter über, erläuterten Lagen des
pneumatischen Umwandlers 140.
Das Betätigen dei Widerstandsbremse und der
Reibungsbiemse kann von der Bremsenbefehlssteuerung 29 aus erfolger; Beim Ausführungsbeispiel liefert
die Steuereinheit 9 eine konstante Spannung von K)VoIt. Eine Verminderung der Spannung in der
Steuereinheit 9 führt zu einer Bremsenauslösung. Das zwischen 0 und 10 Volt liegende Signal in der Leitung
11 wird mittels der Verstärker 3l> und 30b auf ein
zwischen 0 und 20 Volt liegendes Signal verstärkt. Die Bremsenbetätigung erfolgt proportional der Verminderung
der Spannung unter die Vergleichsspannung von 10 Volt. Wenn beispielsweise die Spannung im
Steuerkreis Null beträgt, so würde dies zu einer Vollbremsung führen. Wenn andererseits nur eine Verminderung
um 5 Volt vorliegt, so würde dies zu einer proportional schwächeren Bremsenbetätigung führen.
In dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Reibungsbremsen für die
endseitigen Fahrgestelle durch die Steuereinheit 45 gesteuert, welches die wirksame Bremskraft der Reibungsbremsen
der Bremsleistung der Widerstandsbremse anpaßt. Die Steuerfolge geschieht dabei im
wesentlichen additiv ausgehend von dem Steuersignal in der Leitung 11. Wenn somit die Steuerspannung
auf Null vermindert wäre, die Widerstandsbremse jedoch eine Ausgangsspannung von 10 Volt zurückführt,
so würde die Befehlssteuerung 29 die Reibungsbremse nicht auslösen. Wenn andererseits beim
obigen Beispiel die zurückgeführte Ausgangsspannung der Widerstandsbremse nur 8 Volt beträgt, so
würde die verbleibende Spannungsminderung von 2 Volt zum Auslösen der Reibungsbremsen mit einer
Bremsleistung von etwa 20% führen. Diese zusätzliche Bremsleistung ergäbe dann wiederum eine gemischte
Vollbremsung.
Die Steuerleitung 11 ist mit den anderen Wagen des Zuges verbunden, um ein gleichförmiges und
gleichmäßiges Bremsen in jedem Wagen zu erreichen. Dies kann auf verschiedene Weise geschehen. Eine
einzige Steuerleitung kann sich durch den ganzen Zug hindurch erstrecken und das Betriebssteuersignal jedem
der Bremssysteme jedes Wagens zuführen. Bei einem Zug mit acht Wagen wären dabei sechzehn
Steuereinheiten vorhanden, die der Steuerleitung 11 Strom entziehen. Daher ist es zweckmäßig, Gleichstromverstärker
30 für jedes Steuerorgan einzusetzen, die wiederum die Betriebsspannung für die Torsionsantriebe
134 liefern.
Wenn das Bremssystem gemäß Fig. 2 in Betrieb ist und der Führerschalter auf Antrieb geschaltet ist,
so liegen die Kreise der Steuerung für die Widerstandsbremse 28 in der Antriebsschaltung, und die
Spannung aus der Befehlssteuerung 29 beträgt ein MTximum. Ebenso ist auch das Ausgangsdrehmoment
üesTorsiopsanlriebes 134 maxima! und hall die Vergleichswelle
137 in einer Frcigabelage für Jen Umwandler
140. Sämtliche Bauteile des Torsionsantriebs 134 für das Einspeisen und das Entlüften nehmen dabei
ihre in Fig. 2 dargestellten Lägen ein, und die Au^gangsleitung 139 wird über den Auslaß 148 in die
Atmosphäre entlüftet.
Zum Bremsenbetätigen schiebt der Zugführer den Fiihrerschalter in die BremsMeihiiig, wodurch die
Spannung in der Steuerleitung 11 vermindert wird und die Speisekreise des Fahrmotors bzw. der Widerstandsbremse
28 in eine Bremslage umgeschaltet werden, um eine Widerstandsbremsleistung zu erzeugen.
Da die Fahrmotore nunmehr als Generatoren arbeiten, führen sie der Befehlssteuerung 29 eine Spannung
zu. Wenn die Widerstandsbremse allein den Bremsbefehl
ausführen kann, so ändert sich am Ausgangssignal der Befehlssteuerung 29 nichts und die Vergleichswelle
137 bleibt in der extremen Freigabelage. In diesem Falle bleibt auch der pneumatische Umwandler
140 in einer Freigabelage, in der die Kanäle
141 und 142 unter Druck stehen und die Ausgangsieitung
139 zum Bremszylinder entlüftet ist. Wenn andererseits die Widerstandsbremse keine ausreichende
Bremsleistung erbringt, wie sie die Befehlssteuerung 29 fordert, so erfolgt eine Verminderung des i\usgangsdrehmomentes
des Torsionsantriebes 134 und dieser wird mit Hilfe des pneumatischen Torsionsantriebs
138 die Vergleichswelle 137 in Richtung auf ihre Betätigungslage drehen. Dadurch entlüfter der
pneumatische Umwandler 130 die Kanäle 141 und
142 und damit auch die Membrankammern 154 bzw. 155. Die Feder 150 öffnet daraufhin das Ventil 145
und schließt gleichzeitig das Ventil 146. Wenn das Ventil 145 von seinem Sitz 145a abhebt, stellt es eine
Verbindung zwischen der Membrankammer 156 und einer Auslaßkammer 147 und damit zwischen der
Haupteinlaßleitung 62 und der Ausgangsleitung 139 her. Da das Ventil 146 geschlossen worden ist, wird
nunmehr der Reibungsbremseinrichtung Druckluft über die Ausgangsleitung 139 zugeführt. Wenn sich
der Druck in den Leitungen 139 und 139a aufbaut, vermindert sich das Ausgangsdrehmoment des pneumatischen
Torsionsantriebes 138 und damit das Gegendrehmoment an der Vergleichswelle 137. Wenn
sich daher die Bremsleistung der Reibungsbremse derjenigen Höhe nähert, die zu einem Ausgleich des
fehlenden Leistungsbedarfes der Widerstandsbremse erforderlich ist, beginnt der elektrische Torsionsantrieb
134 die Vergleichswelle 137 in Richtung auf eine
mittlere Überlappungslage hin zu bewegen. Wenn die Summe der Leistungen der Reibungsbremse und der
Widerstandsbremse der gewählten Bremsleistung entspricht, halten sich die auf die Welle 137 einwirkenden
Drehmomente das Gleichgewicht, und der Druckumwandler 140 bleibt in seiner überlappenden
Mittellage.
In dieser Überlappungslage steht der Kanal 141 unter Druck, und der Kanal 142 ist entlüftet. Wenn
sich der pneumatische Umwandler in seine mittlere Überlappungslage bewegt, steigt der Druck in der
Membrankammer 154 an und drückt die Membran 151 in der anderen Richtung die Feder 150 zusammen,
so daß die Feder 149 das Ventil 145 schließen
kann.
Nachdem die Zuggeschwindigkeit auf einen geringen Wert gesenkt worden ist, läßt die Bremsleistung
der Widerstandsbremse allmählich nach. Dadurch wird die der Befehlssteuerung 29 zugeführte Spannung
vermindert. Dadurch wird die Drehmomentbelaftung der Vergleichswelle 137 in der entgegengesetzten
Richtung erneut unausgeglichen, und es wird der pneumatische Torsionsantrieb 138 den Druckumwandler
140 in seine Betätigungslage schieben. In dieser Lage werden die Membrankammern 154 und 155
durch die Kanäle 141 bzw. 142 entlüftet, so daß die Feder 150 das Ventil 145 öffnen und das Ventil 146
schließen kann.
Druckluft wird nunmehr über die Auslaßkammer 147 und die Einlaßkammer 156 in die Ausgangsleitung
139 eingespeist. Der in dieser Leitung ansteigende Druck führt zu einer Verminderung des Ausgangsdrehmomentes
des pneumatischen Torsionsantriebes 138. Wenn die Bremsleistung der pneumatisch
betätigten Reibungsbremse ausreichend angehoben worden ist, um den Leistungsfall der Widerstandsbremse
bei niedriger Geschwindigkeit auszugleichen, führen die Torsionsantriebe 134 und 138 den pneumatischen
Umwandler wieder in die mittlere Überlappungslage zurück.
Bei einer Spannungsminderung in der Steuerleitung 11 wird diese ohne eine Überlagerung durch die Widerstandsbremse
der Steuerzentrale 31 für das mittlere Fahrgestell zugeführt und zum Verstärker 30 b
sowie zur Steuereinheit 46 weitergeleitet. Während der Widerstandsbremsung sind die beiden endseitigen
Fahrgestelle nur zu etwa 20 bis 30% des Reibungsbremsenwertes abbremsbar, während das mittlere
Fahrgestell die Bremsleistung der Reibungsbremsen zu 100% aufbringt.
Die Belastungsregelung der Bremsanlage verwendet getrennte Luftfedern für jedes Fahrgestell und gesonderte
Belastungsregelorgane zwischen den Steuereinheiten 45 und 46 und den Pneumatik-Hydraulik-Umwandlern
38 bis 40. Das Belastungsregelsystem als solches ist ein unabhängiges Regelsystem, welches
den maximalen Druckmitteldruck einstellt, der den Umwandlern 38 bis 40 zugeführt werden kann.
Das Belastungsausregelsystem erhält eine Steuergröße von den Luftfedern SIa, SIb und 51c, die in
Fig. 3 schematisch durch eine Luftfeder 51 veranschaulicht sind. Die durch Belastungserhöhung entstehende
Drucklufterhöhung wird durch eine Speiseleitung 52 und einen Regler durchgeführt.
Die Luftfedern 51 sind über eine Leitung 72 an die Druckluftversorgungsanlage angeschlossen. Die
Ausgangsgröße der Steuereinheiten 45 und 46 wird mittels der Leitungen 17 und 18 den belastungsabhängigen
Steuereinrichtungen 53a, 53b und 53c zugeführt (Eintritt 77), von denen eine? in Fig. 3 dargestellt
ist. Eine Leitung 75 ist ebenfalls an die drei bclastungsabhängigen Steuereinrichtungen (parallel)
angeschlossen (Einlaß 76).
Eine Auslaßleitung 78 und eine Leitung 79 sind an das magnetisch betriebene Steuerorgan 59 angeschlossen.
Dieses ist am Gehäuse des Umwandlers 38 vorgesehen. In bevorzugter Ausführungsform ist die
belastungsabhängige Steuereinrichtung an der Außenseite des Pneumatik-Hydraulik-Umwandlers 38
befestigt.
Die Steuereinrichtung 53 ist in der »Leerstellung« dargestellt. In dieser Lage ist ein minimaler Druck
im Eingangsbereich der Einrichtung 53 von der Luftfeder 51 her anstehend. Dieser minimale Luftdruck
herrscht in einem Einlaßkanal 81 und einer sich anschließenden Kammer 82. Dieser Druck übt zusammen
mit einer Feder 83 eine Kraft in Richtung des Pfeiles A auf die Oberseite eines Kolbens 84 auf.
Diese Kraft wird durch eine auf dem Boden des Kolbens 84 nach oben gerichtete Gegenkraft aufgefangen,
die von einer Feder 104 über einen Ventilkörper eines Speise- und eines Entlüftungsventils 92 bis 93,
eine Halteplatte 86 und eine in einem durch eine Bohrung 107 entlüfteten Raum 106 liegende Feder 85
übertragen wird. Dieselbe Kraft wird auch von der Feder 85 auf die Halteplatte 86 ausgeübt. Da die entgegengesetzt
gerichteten Kräfte der Feder 85 ausgeglichen sind, bleibt der Kolben an einer vorbestimmten
Lage in einer Bohrung 87 in Ruhe.
Bei unbeladenem Fahrzeug ist der Druck in der Kammer 82 minimal, und der Kolben 84 liegt mit seinem
Schulterabschnitt 88 unmittelbar an einer Schufter 89a eines oberen Deckels 89 an. Wenn der Druck
bei vollbeladenem Fahrzeug in der Kammer 82 seinen Höchstwert erreicht, wird der Kolben 84 in Richtung
des Pfeiles A ge.lrückt, was zu einer Auflage der Halteplatte 86 und der Steuermembran 90 an der Schulter
91a eines unteren Deckels 91 führt. Das Relaisteil dieser Steuereinrichtung weist ferner das Speiseventil
92, das Entlüftungsventil 93 und zugeordnete Ventilsitze 94 bzw. 95 mit Zentralbohrung 10 auf. Bei offenem
Speiseventil 92 gelangt Druckluft aus dem Eintritt 77 in eine Kammer 97. Von der Kammer 97 tritt
die Druckluft in das Relaisventil durch eine Queröffnung 98 und zwischen dem Speiseventil 92 und seinem
Sitz 94 hindurch in eine koaxiale Bohrung 99 ein. Von der Bohrung 99 aus strömt die Luft in die Auslaßkammer
100 und tritt durch die Auslaßleitung 78 aus. Druckluft aus der Auslaßkaminer 100 strömt gleichzeitig
durch einen inneren Kanal 101 in eine Steuerkammer 102 unmittelbar unterhalb der Membran 90.
Die Ventilkörper des Speiseventils 92 und des Entlüftungsventils 93 sind über einen Stift 103 miteinander
verbunden. Der Ventilkörper des Entlüftungsventils wird fest gegen den Auslaßventilsitz 95 mittels
der Feder 104 angedrückt. Gleichzeitig hat der Verbindungsstift 103 das Speise- oder Einlaßventil 92
vom Ventilsitz 94 angehoben und den Relaisabschnitt des Regelorgans geöffnet.
Wenn Druckluft aus der Steuereinheit 45 den Relaisteil
der Steuereinrichtung 53 durchströmt, wird die Kammer 102 unter Druck gesetzt, bis dieser eine
Höhe erreicht, durch die die Federn 83 und 85 zusammengedrückt und die Membran 90 und die Halteplatte
86 in der durch den Pfeil B angedeuteten Richtung nach oben bewegt werden. Dadurch wird das Entlüftungsventil
93 von der Feder 104 über das Speiseventil 92 und den Verbindungsstift 103 nach oben geschoben.
Wenn der Druck in der Kammer 102 eine vorbestimmte Höhe erreicht hat, sitzt das Speiseventil 92
auf seinem Ventilsitz 94 auf und schließt die koaxiale Bohrung 99 ab.
Bei belastetem Fahrzeug jedoch steigt der Druck in der Luftfeder 51 an und damit in der Leitung 75,
dem Einlaß 76, dem Einlaßkanas 81 und der Kammer 82. Dadurch wird der Kolben 84 unter der Wirkung
des Druckes im Sinne der Feder 83 in Richtung des Pfeiles A nach unten bewegt. Die Feder 85 und die
Halteplatte 86 werden nach unten mitgenommen. Die Halteplatte 86 hebt sodann das Speiseventil 92 von
seinem Sitz ab und gestattet eine weitere Druckzufuhr zum Relaisteil 52 der Steuereinrichtung 53 in die
Steuerkammer 102. Bei dieser Bewegung gelangt die Halteplatte 86 ebenfalls in Anlage an die Schulter 91a
des Deckels 91. Jeder weitere Anstieg des Druckes wird dann nur zu weiterem Zusammendrücken der
Feder 85 führen. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß der in der Kammer 102 zur Bewegung
der Membran 90 und der Halteplatte 86 nach oben in Richtung des Pfeiles B erforderliche Druck erheblich
größer ist als im Falle eines leeren Wagens. Der Druck in der Kammer 102 muß so weit ansteigen,
daß er eine Kraft erzeugt, die ausreicht, um die resultierende Kraft der Feder 85 und/oder der Feder 83
und des Druckes in der Kammer 82 zu übersteigen und so das Speiseventil 92 wieder zu schließen.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Federkonstanten der Federn 83 und 85 große Bedeutung haben. Wie
weiter oben erläutert ist, ändert sich der Druck in der Luftfeder 51 gemäß einer ersten Abhängigkeit, die
durch das Verhältnis der Belastung zum Gewicht des Fahrzeugauf baus allein gegeben ist und nicht zum Gewicht
des gesamten Fahrzeuges. Der dem Umwandler 38 zugeführte Druck hingegen ändert sich gemäß einer zweiten und unterschiedlichen Abhängigkeit, die
durch das Verhältnis der Belastung zum Gesamtgewicht des Fahrzeuges bestimmt ist. Demzufolge muß
der Bremsdruck sich nicht so rasch ändern wie der Federdruck. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die Wirkflächen des Kolbens 84 und der Membran 90 im wesentlichen gleich groß. Jedoch ist die
Federkonstante der Feder 85 größer als diejenige der Feder 83, und zwar um einen solchen Betrag, der dazu
führt, daß der volle Betriebsbremsdruck sich gemäß der zweiten Abhängigkeit ändert, obwohl der Federdruck
sich entsprechend der ersten Abhängigkeit ändert.
Zu bemerken ist weiterhin, daß der Druck in der Luftfeder 51 bei jedem Halt um einen gewissen Betrag
zunimmt und abnimmt, je nachdem, wieviel Fahrgäste das Fahrzeug betreten bzw. verlassen.
Wenn die Belastung des Fahrzeuges abnimmt, entlüftet ein nicht näher dargestellter Regler etwas die
Luftfeder 51. Dadurch erfolgt eine entsprechende Druckminderung in der Leitung 75, dem Einlaß 76
und der Führungskammer 82 mit einer im obigen Sinn erläuterten Wirkung.
Die vorangehende Beschreibung bezieht sich unmittelbar nur auf die Beladungsregelung für die beiden
enciseitigen Fahrgestelle des Fahrzeuges. Dieselbe Wechselbeziehung besteht jedoch zwischen dem mittleren
Fahrgestell und der Steuereinheit 46. Diese Steuereinheit 46 erzeugt einen variablen Ausgangsdruck,
der wiederum durch die belastungsabhängige Steuereinrichtung 53 b zusätzlich eingestellt wird, deren
Arbeitsweise gleich derjenigen der Einrichtung 53a ist, die oben im einzelnen erläutert worden ist.
Der Pneumatik-Hydraulik-Umwandler 38 ist an die pneumatische Leitung 79 angeschlossen und weist
das Steuerorgan 59, einen Hydraulikantrieb 220 und die hydraulische Nachstelleinrichtung 41 auf.
Der Pneumatikantrieb umfaßt eine Arbeitskammer 214, die vom Umwandlergehäuse 215 und einer flexiblen
Membran 216 begrenzt ist. Die Membran 216 ist von einem hin- und herbeweglichen Kolben 217
mit einer Kolbenstange 218 unterstützt. Die flexible Membran 216 und der Arbeitskolben 217 werden bei
einem Druckaufbau in der Arbeitskammer 214 entgegen der Kraft einer Feder 219 aus der gewählten Darstellung
nach links bewegt und betätigen dadurch den Hydraulikantrieb 220. Das Gehäuse 215 enthält auch
einen Hydraulik-Ölsumpf 215 a zum Speichern von Hydraulikflüssigkeit für den Hydraulikantrieb 220.
Weiterhin begrenzt das Gehäuse 215 eine in einstükkiger Bauweise angesetzte Druckentlastungskammer
215 b und ein Paar von Druckentlastungskanälen 221 und 222 bzw. 221a und 222a.
Die Verbindung zwischen der Arbeitskammer 214 des druckmittelgesteuerten Pneumatikantriebes und
der DruckentIcistungskammer 215£>
ist normalerweise mittels des magnetisch betriebenen Steuerorgans 59
geschlossen, welches zwischen den Kanälen 221 und 222 angeordnet ist. Diese Verbindung und die Arbeitsweise
des Steuerorgans 59 wird weiter unten im einzelnen erläutert.
Der Pneumatik-Hydraulik-Umwandler enthält
weiterhin die Nachstelleinrichtung 41. Im Betrieb wird Druckluft durch die Leitung 79 der Arbeitskammer
214 zugeführt. Wenn der Druck in der Arbeitskammer 214 ansteigt, verschiebt er die Membran 216
und den Kolben 217 nach links, wie dies in Fig. 4 durch den Pfeil C veranschaulicht ist. Die auf die flexible
Membran und den Kolben aufgebrachte Druckkraft wird durch die Kolbenstange 218 auf den Hydraulikkolben
226 des Hydraulikantriebes 220 übertragen. Der Hydraulikkolben 226 fördert seinerseits
Hydraulikflüssigkeit unter Druck in die Nachstelleinrichtung 41. Der Ausgangsdruck der Nachstelleinrichtung
41 wird über eine Hydraulikleitung 160 den hydraulischen Betätigungsorganen an den
Scheibenbremsen zugeleitet.
Wenn die Steuereinheit 45 ein Signal zum Entlasten der Reibungsbremse empfangen hat, wird die Leitung
17 ent! üf tet unci so der Druck in der Steuereinrichtung und der Leitung 79 gesenkt. Dies bewirkt eine Rückführung
der Feder 219 und des Kolbens 217 in die gemäß Fig. 4 extreme rechte Endlage; der Hydraulikkolben
226 gelangt dadurch auch in die rechte Endlage.
Die Druckentlastungskammer 2156 ist im normalen
Betrieb durch eine Entlüftungsöffnung 247 drucklos gehalten, die einen Drosselkanal zwischen der
Kammer 215 b und der Umgebung herstellt.
Der Kanal 221 von der Druckentlastungskammer 2156 ist mit Hilfe des Steuerorgans 59 über einen
zentralen Kanal 260 mit dem Kanal 222 verbindbar. Das Gehäuse 215 weist auch am Innenumfang des
Kanals 260 Gewindegänge 261 auf, in die das Steuerorgan 59 eingreift (Fig. 5). Das Ablaßorgan 59 ist
ein schnell ansprechendes, normalerweise geschlossenes, Zweiwege-Magnet-Absperrorgan hoher Durchsatzleistung;
es weist einen in Achsrichtung hin- und herbeweglicheri zylindrischen Führungskörper 262
mit einem Paar von Ventiltellern 263 und 264 am Ende des Führungskörpers auf. Die Ventilteller 263
und 264 sind zwischen einer ersten Lage, in der ein Schließen an eimern Dichtsitz 265 erfolgt, und einer
zweiten Lage hin- und herbeweglich, in der ein Schließen an einem Dichtsitz 266 erfolgt. Der Ventilteller
263 ist im normalen Betrieb mittels einer Feder 267 an den Dichtsitz 265 angedrückt.
Das Steuerorgan 59 wird geöffnet, wenn ein elektrisches Steuersignal einer elektromagnetischen
Wicklung 270 zugeführt wird, die einen hin- und herbeweglichen Anker 271 umgibt. Bei Erregung der
elektromagnetischen Wicklung 270 wird der Anker
271 in der Darstellung gemäß Fig. 5 nach rechts gedrückt; er nimmt dabei den Führungskörper 262 nach
rechts mit und drückt die Feder 267 zusammen. Dabei hebt der Ventilteller 263 von seinem Dichtsitz 265
ab und öffnet die Verbindung zwischen der Arbeitskammer 214, dem Kanal 222, einem Ventileinlaß 272,
einer ringförmigen Ventilsitzkammer 273, einem Axialkanal 275 und Ablaßkanälen 276. Die Ablaßkanäle
276 münden in den Kanal 221 im Gehäuse 215, der in die Druckentlastungskammer 21Sb führt.
Gleichzeitig wird der Ventilteller 264 nach rechts gegen seinen ringförmigen Dichtsitz 266 bewegt, so daß
die Verbindung zwischen dem Axialkanal 273 und der Leitung 79 getrennt wird. Die Luft in der Kammer
214 expandiert anfänglich sehr schnell in die Druckentlastungskammer 2156 hinein, so daß ein schnelles
Senken des lokalen Bremsdruckes in Abhängigkeit von einem Gleiisignal erfolgt; die Luft tritt dann langsamer
durch die öffnung 247 in die Umgebung aus, wodurch ein vollständiger Druckabbau in der Kammer
214 vermieden ist. Wenn der Elektromagnet 270 entregt wird, hebt die Rückstellfeder 267 den Ventillteller
254 von seinem Dichtsitz 266 ab und legt den Ventilteller 263 an den Dichtsitz 265 an, so daß die
Verbindung zwischen der ringförmigen Dichtsitzkammer 273 und den Ablaßkanälen 276 geschlossen ist
Hierdurch wird Luft aus der Leitung 79 eingelassen und die Arbeitskammer 214 des pneumatischen Antriebes
abgeschlossen, um so jeglichen zusätzlichen Druckfall in der Arbeitskammer 214 zu vermeiden.
Daher brauchen nur geringe Einstellungen des Drukkes in der Kammer 214 vorgenommen zu werden, urn
einem Radgleiten infolge wechselnder Gleisbedingungen zu begegnen, während ein völliger Druckabbau
in der Kammer 214 nicht erforderlich ist.
Der Hydraulikantrieb der Bremsanlage weist den Hydraulikkolben 226, einen Hydraulikzylinder 227
und einen Hydraulik-Arbeitsraum 228 auf. Hydraulikflüssigkeit ist im Speicher 215a enthalten. Wie in
Fig. 4 dargestellt ist, ist der Hydraulikzylinder 227 als gesondertes zylindrisches Bauteil ausgebildet, weiches
in das Gehäuse 215 eingesetzt und über Befestigungsschrauben 230 gehalten ist. Hydraulikflüssigkeit
tritt in den Arbeitsraum 228 durch eine erste Arbeitsöffnung 231 ein, die sicherstellt, daß der Arbeitsraum
228 zu jeder Zeit vollständig mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist. Eine zweite Arbeitungsöffnung 232 ist zur
Verbindung mit einem zweiten Arbeitsraum 233 vorgesehen, der mit dem Kolben 226 für eine zusätzliche
Hydraulikflüssigkeitszufuhr zum Arbeitsraum 229} zusammenarbeitet, wenn eine Nachstellung durch die
Nachstelleinrichtung 41 durchgeführt worden ist. Dieser Flüssigkeitsübertritt während einer Nachstellung
wird weiter unten näher erläutert.
Der Kolben 226 weist auch ein Rückschlagventil 235 auf. Das Rückschlagventil 235 dient zum Abschluß
eines Kanals 236, der sich durch den Kolben 226 hindurch erstreckt. Das Rückschlagventil 23S
schließt im normalen Betrieb die Verbindung zwischen der Arbeitskammer 228 und dem zweiten Raum
233 ab. Der Kanal 236 gestattet jedoch einen Übertritt von Hydraulikflüssigkeit vom Arbeitsraum 233
in den Arbeitsraum 228, wenn eine Nachstellung mittels der Nachstelleinrichtung 41 durchgeführt wird.
Die Nachstelleinrichtung 41 weist einen abgesetzten Zylinder 237 und einen hin- und herbeweglichen
Kolben 238 mit unterschiedlichen Wirkflächen auf. Der Kolben 238 ist mit einem ersten Kolbenabschnitt
239 größeren Durchmessers und mit einem zweiten Kolbenabschnitt 240 kleineren Durchmessers versehen,
die jeweils in entsprechende Abschnitte des abgestuften Zylinders 237 passen. Der Kolben 238 teilt
den Zylinder 237 in ein Paar von Arbeitsräumen 241 und 242, wobei der erste Arbeitsraum 241 im Ende
des Zylinders mit dem größeren Durchmesser liegt und in ständiger Verbindung mit dem Arbeitsraum
228 des hydraulischen Umwandle« 38 steht. Die beiden Arbeitsräume 241 und 242 sind normalerweise
gegeneinander abgedichtet, jedoch kann unter bestimmten Bedingungen Hydraulikflüssigkeit zwischen
den Arbeitsräumen durch eine Ventileinheit 243 im Kolben 238 strömen. Unter normalen Betriebsbedingungen
ist die Ventileinheit 243 durch den Hydraulikdruck in der Kammer 241 und eine innere Druckfeder
244 des Ventils geschlossen. Die Ventileinheit kann jedoch durch einen entsprechenden Überdruck im
Arbeitsraum 242 geöffnet werden. Dabei wirkt das Ventil als Rückschlagventil und gibt eine Strömung
aus dem Raum 242 in den Raum 241 frei, wenn der Druck im Raum 242 denjenigen im Raum 241 um
eine vorbestimmte Differenzdruckhöhe übersteigt. Das Ventil 243 kann außerdem mechanisch mittels
einer Schubstange 245 geöffnet werden, die am Ende des Zylinders 237 befestigt ist. Die Schubstange öffnet
das Ventil dabei kurz bevor der Kolben 238 seine in der Zeichnung linke Endbegrenzung erreicht, in einem
Abstand von etwa 1,6 mm bevor der Kolben am Abschlußdeckel des Zylinders anschlägt. Der Hub des
Kolbens 238 und das entsprechende Verdrängungsvolumen in der Kammer 242 bestimmen den Spalt
zwischen den Bremsklötzen und den Bremsscheiben.
Wenn im Betrieb des Pneumatik-Hydraulik-Umwandlers die Bremsen gelöst sind, so nehmen der Hydraulikantrieb
220 und die Nachstelleinrichtung 41 ihre in Fig. 4 dargestellten Lagen ein. Bei Bremsbeginn
wird der Kolben 217 in der weiter oben erläuterten Weise nach links verschoben. Wenn der Kolben
217, die Kolbenstange 218 und der Hydraulikkolben 226 nach links geschoben werden, wird die erste Arbeitsöffnung
231 geschlossen und die Arbeitskammer 228 unter Druck gesetzt. Dabei wird auch die Hydraulikflüssigkeit
in der Kammer 241 unter Druck gesetzt, der den Kolben 238 in der Zeichnung nach links
verschiebt, wobei Hydraulikflüssigkeit aus dem Arbeitsraum 242 verdrängt und über die Leitung 160
den hydraulischen Bremsenbetätigungsorganen oder Bremszylindern zugeführt wird. Wenn der Arbeitsspalt
der Bremsklötze geringer als vorgesehen ist und geringer, als er mittels der Nachstelleinrichtung 41
aufrechterhalten werden soll, werden die Bremsklötze (vgl. Fig. 7) in Anlage an ihre zugeordneten Bremsscheiben
gebracht, bevor der Kolben 238 seine linke Endlage erreicht hat. In dieser Lage wird der Druck
im Arbeitsraum 242 als Folge der unterschiedlichen Wirkungsflächen der Kolbenabschnitte 239 und 240
über denjenigen im Raum 241 ansteigen. Wenn der Druckunterschied den an der Ventileinheit 243 eingestellten
Differenzdruck-Schwellenwert erreicht, öffnet das Ventil und gestattet ein Strömen von Hydraulikflüssigkeit
aus der Kammer 242 in die Kammer 241. Als Folge hiervon wird der Kolben 238 den gesamten
restlichen Weg bis in seine linke Endlage verschoben, in der er unmittelbar am Abschlußdeckel des Zylinders
237 anschlägt.
Unmittelbar bevor der Kolben 238 am Abschlußdeckel anschlägt, öffnet die Schubstange 245 das Ven-
til 243, so daß der Hydraulikantrieb 226 in unmittelbarer
Verbindung mit den Bremszylindern der •Zcheibenbremsen steht. Der sich in den verschiedenen
Arbeitsräumen 228,241 und 242 und in den hydraulischen
Betätigungsorganen aufbauende Druck ist dem pneumatischen Steuerdruck proport;unal, der bei
Bremsen-Einleiten durch die Steuer- und Regeleinrichtungen aufgebaut wurde und dem Pneumatikantrieb
und dem Arbeitsraum 214 zugeführt wurde.
Wenn die Betriebsbremse gelöst wird, wird der Ausgangsdruck der Steuer- und Regeleinrichtungen
abgelassen; die Feder 219 holt den Kolben 217 zurück, wodurch auch der Hydraulikkolben 226 zurückgezogen
wird und den Kydraulikdruck in den Arbeitsräumen 228,241 und 242 senkt. Somit wird der dann
in der Arbeitskammer 242 vorliegende Druck den Kolben 238 nach rechts schieben und dabei ein Schließen
des Ventils 243 bewirken. Wenn der Hydraulikkolben 226 zurückfährt und Hydraulikflüssigkeit aus
dem Arbeitsraum 228 abzieht, wird auch der Kolben 238 der Nachstelleinrichtung wieder in seine Anfangslage
zurückverschoben, wobei ein Flüssigkeitsübertritt aus dem Arbeitsraum 241 in den Arbeitsraum
228 erfolgt.
Wenn jedoch nach entsprechendem Verschleiß der Bremsklötze der Arbeitsspalt an den Bremsschuhen
bei Bremsbeginn größer als erwünscht ist, arbeitet die Nachstelleinrichtung wie folgt: Der Kolben 238 der
Nachstelleinrichtung wird seine linke Endlage erreichen und an den Abschlußdeckel des Zylinders 237
anschlagen, bevor die hydraulischen Betätigungsorgane die Bremsklötze in Berührung mit der Bremsscheibe
gebracht haben. In dieser Lage hebt die Schubstange 245 den Dichtkörper des Ventils 243
vom Dichtsitz ab, so daß zusätzliche Hydraulikflüssigkeit durch die Ventileinheit 243 hindurch den hydraulischen
Betätigungsorganen zugeführt werden kann, die erforderlich ist, um den verbleibenden Spalt an
den Bremsklötzen zu schließen und die gewünschte Bremskraftgröße aufzubringen. Da beim Bremsbetätigen
der Kolben 238 über seinen ganzen Hub in die Berührungslage mit dem Abschluß deckel des Zylinders
237 gefahren ist, entzieht der Kolben 238 beim nachfolgenden Lösen der Betriebsbremse den hydraulischen
Betätigungsorganen genau die erwünschte Menge an Hydraulikflüssigkeit. Wie bereits
weiter oben erwähnt ist, sind das Volumen des Raumes 242 und der Hub des Kolbens 238 so bemessen,
daß eine solche Flüssigkeitsmenge entzogen wird, die den erwünschten richtigen Arbeitsspalt zwischen den
Bremsklötzen und der Bremsscheibe ergibt.
Bei jeder der vorangehend beschriebenen Nachstellungen muß die in den Arbeitsraum 228 und den
Speicher 215a zurückgeführte Hydraulikflüsvlgkeitsmenge
geändert werden. Wenn der Spalt an den Bremsklötzen anfangs zu groß war, so ist zwangsläufig
die aus der Kammer 228 beim Bremsenbetätigen verdrängte ölmenge größer als die beim nachfolgenden
Lösen der Bremsen wieder zurückgeführte Menge. Daher kehrt der Kolben 238 der Nachstelleinrichtung
41 beim Lösen der Bremsen in seine Anfangslage zurück und schlägt am Anschlag 246 an, bevor der Hydraulikkolben
seine innere Endlage oder seinen inneren Totpunkt erreicht hat. Bei einer solchen
Arbeitslage tritt Hydrauliköl aus dem zweiten Arbeitsraum 233 durch den geneigten Kanal 236 und
das Rückschlagventil 235 in den Arbeitsraum 228 über. Wenn die Saugwirkung des Druckverstärkers zu
Beginn des Rückzuges des Kolbens 226 zum Verstärken der Rückzugs- oder Lösekräfte an den hydraulischen
Bremsen herangezogen werden soll, kann das Maß dieser unterstützenden Saugwirkung durch Ver-
. mindern oder Vergrößern des Durchmessers bzw. Strömungsquerschnittes des Kanals 236 und durch
entsprechendes Auslegen des Rückschlagventils 235 erhöht oder vermindert werden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform sind
■ Scheibenbremsen und hydraulische Bremszylinder
vorgesehen. Obwohl auch pneumatische Bremszylinder oder Betätigungsorgane und ein übliches Bremssystem
verwendet werden könnten, ermöglicht die Verwendung von hydraulischen Betätigungsorganen
. und Scheibenbremsen eine präzise Steuerung, die für ein schnell ansprechendes Bremssystem erforderlich
ist. Weiterhin ergibt sich dadurch eine wesentliche Verminderung des für die Montage der Bremszylinder
erforderlichen Bauraumes.
Jedes Rad ist in der durch Bremsscheiben 314 und 315 dargesteflten Weise mit einer Segmentbremsscheibe
versehen. Die Bremsglieder sind am Fahrgestell gelagert und durch jeweils ein Paar von Hebelarmen
382 und 383 für jedes Bremsglied gebildet. Jeder
•. Hebelarm trägt als Reibplatten ausgebildete Bremsbacken 324 und 325, die gegen die Bremsscheibe
314 bzw. 315 anliegen. Die in Fig. 7 dargestellte Reibungsbremse wird durch einen ersten Hydraulikantrieb
321 betätigt. Der Arbeitsraum des Hydraulikan-
... triebes 321 übt einen Hydraulikdruck auf den Kolben 322 und einen entsprechenden Gegendruck auf die
Rückwand 351 und das Gehäuse 320 aus. f>iese entgegengesetzt
gerichteten Kräfte werden den Hebelarmen 382 und 383 als Kippmoment um die Schwenk-
;, achsen 353 bzw. 354 herum aufgegeben. Die entgegengesetzt gerichteten Kräfte an jeder Seite des
Arbeitsraumes des Hydraulikantriebes 321 werden so über die Schwerpunkte 353 und 354 in wirksame
Bremskraft an den Bremsklötzen 324 und 325 nmgc-
n, setzt.
Der Bremszylinder weist auch einen zweiten Hydraulikantrieb 327 und einen Federspeicherzylinder
328 auf. Unter normalen Betriebsbedingungen wird der Federspeicherzylinder 328 durch die Hydraulikflüssigkeit
im Arbeitsraum des Hydraulikantriebes 327 in gespanntem Zustand außer Betrieb gehalten.
Beim Sinken des Hydraulikdruckes können die Tellerfedern des Federspeicherzylinders 328 ihre Arbeitsspannung
auf einem Kolben 326 aufbringen; die
,Ii Scheibenbremse wird dadurch betätigt.
Da Tellerfedern nur über einen kurzen Arbeitsweg große Kräfte ausüben, muß sichergestellt werden, daß
die Bremsbacken 324 und 325 stets eng an den Bremsscheiben 314 und 315 anliegen. Bei der Ausle-
·,-, gung einer derartigen Bremse ist ein Arbeitsspalt in der Größenordnung von 0,25 bis 0,4 mm zweckmäßig.
Daher ist eine mechanische Nachstelleinrichtung erforderlich, die sicherstellt, daß der von den Tellerfedern
aufgebrachte Druck stets bei geringem Arbeits-
„ii spalt auf die Bremsbacken übertragen wird.
Bestandteil einer mechanischen Nachstelleinrichtung ist eine frei drehbare Schraube 359 mit einem
nicht selbsthemmenden Gewinde, die dreh- sowie hin- und tierbeweglich in einem Lager 360 gehalten ist.
,,-, Die Schraube 359 ist in eine Mutter 361 eingeschraubt,
welche fest im Kolben 322 gelagert ist. Die Schraube 359 kann in ihrer Achsrichtung über eine
Strecke von etwa 5 mm bewegt werden, wobei dieser
Bewegungsweg durch einen Sprengring 362 und einen Anschlag 363 begrenzt ist. Eine Feder 364 drückt die
Schraube 359 unter normalen Betriebsbedingungen in ihre in der gewählten Darstellung linke Lage, in
der der Sprengring 362 gegen das Lager 360 anliegt. Die Schraube 359 ist weiterhin mit einem konischen
Druckkopf 365 versehen, der mit einer entsprechenden Gegenfläche 366 am Innenumfang des Kolbens
326 zusammenarbeitet.
Im normalen Betrieb ist der Arbeitsraum des Hy
draulikantriebes 327 unter Druck und der Kolben 326 bei der gewählten Darstellung nach links gedruckt;
in dieser Lage übt er eine konstante Druckkraft auf die Tellerfedern des Federspeicherzylinders 328 aus.
Wenn der Hydraulikantrieb 321 betätigt wird, wird der Kolben 322 in der Darstellung gemäß Fig. 7 nach
rechts bewegt, wobei diese Bewegung zum Drehen der Schraube 359 mittels der Mutter 361 führt. Die
Feder 364 weist eine solche Federkraft auf, daß die Schraube 359 einen Abstand von einigen Hundertsteln
bis Zehnteln Millimetern von der linken Anschlaglage hat, wobei der Sprengring 362 unmittelbar
neben dem Lager 360 liegt; in dieser Lage ist unter der Wirkung der auftretenden Kräfte ein Drehen
möglich. Bei einer Betriebsbremsung und nach Anliegen der Bremsklötze 324 und 325 an die Bremsscheiben
314 bzw. 315 ist der konische Kopf 365 der Schraube 359 in einem Abstand von einigen Hundertsteln
bis Zehnteln Millimetern von der Gegenfläche 366 gehalten. Ein Entlasten des Drucks im Hydraulikantrieb
321 führt zu einem Bremsenlösen in eingestellter Größenordnung.
Wenn die Hydraulikflüssigkeit im zweiten Hydraulikantrieb 327 entlastet wird, verschiebt der Federspeicherzylinder
328 den Kolben 326 nach rechts und bringt ihn in Berührung mit dem konischen Druckkopf
365; die Schraube 359 ist dann gegen eine weitere Drehbewegung gesichert. Von diesem Augenblick an
wird die gesamte Kraft des Federspeicherzylinders 328 durch den Kolben 326, die Schraube 359, die
Mutter 361 und den Kolben 322 auf die Hebelarme 382 und 383 und die Bremsbacken 324 bzw. 325
übertragen.
Wenn die Notbremse oder die Feststellbremse angezogen ist, muß zu ihrem Lösen die Betriebsbremse
betätigt werden. Bei einer Betriebsbremsung wird der zweite Hydraulikantrieb 327 zum Verschieben des
Kolbens 326 gemäß Fig. 7 nach links gegen den Federantrieb 325 unter Druck gesetzt. Eine mechanische
Rückstelleinrichtung für den Federantrieb 325 weist im Kolben 326 ein Innengewinde 310 auf, das in eine
Rückstellschraube 311 mit einem Außengewinde 312 eingreift. Die Rückstellschraube 311 ist drehbar in einem
Deckel 313 gelagert und mittels einer Druckscheibe 300 in Axialbewegungen bei der Rückstellung
gehindert. Die Rückstellschraube 311 ist mittels eines Steckschlüssels drehbar, der in einen genormten Innenkantkopf
305 einsetzbar ist. Dieser Innenkantkopf
305 ist mittels eines Querstiftes wie eines Kerbstiftes
306 an der Rückstellschraube 31 befestigt. Um den Kolben 326 zurückzuziehen und den Federspeicherzylinder
328 zusammenzudrücken, wird der Steckschlüssel in den Innenkantkopf 305 eingeführt und
im Beispielsfalle im Uhrzeigersinn gedreht. Die Gewinde 310 und 312 ziehen dann den Kolben 326 in
der Darstellung gemäß Fig. 7 nach links zurück und drücken dabei den Federspeicherzylinder 328 zusammen.
Die Rückstelleinrichtung weist einen zweiten Federantrieb
367 auf, der an seinen Enden durch StifK. 308 und 309 mit der Rückstellschraube 311 und dem
Deckel 313 verbunden ist. Wenn die Rückstellschraube und der Innenkantkopf im Uhrzeigersinn
gedreht werden, wird der Federantrieb 367 gespannt und bringt ein Drehmoment im Gegenuhrzeigersinn
auf die Rückstellschraube 311 auf. Dabei ist jedoch
die Krafteinwirkung vom Federspeicherzylinder 328 so groß, daß eine erhebliche Reibung zwischen den
Gewinden 310 und 312. und an der Druckscheibe 300 erzeugt wird Obwohl also der Federantrieb 367 die
Rückstellschraube 311 wieder zurückzudrehen sucht, kann die Rückstellschraube 311 nicht zurückdrehen,
da hierzu die vom Federspeicherzylinder 328 insbesondere in den Gewindegängen des Gewindes 312 erzeugten
Reibungskräfte zu groß sind. Die Schraube 311 und der Kolben 326 sind auch mit Anschlägen
371 bzw. 372 versehen, die eine formschlüssige Begrenzung gegen einen weiteren Rückzug des Kolbens
326 durch die Schraube 311 bilden. Damit wird ein übermäßiges Zusammendrücken der Tellerfedern des
Federspeicherzylinders 328 und ein damit einhergehendes Klemmen der Gewinde 310 und 312 vermieden.
Die Rückstelleinrichtung wird dadurch wieder außer Betrieb gesetzt, daß der zweite Hydraulikantrieb
327 unter Druck gesetzt wird. Wenn eine Betriebsbremsung durchgeführt wird, oder wenn die Betriebsbremsen
mehrfach betätigt werden, wird der zweite Hydraulikantrieb 327 in der weiter unten erläuterten
Weise unter Druck gesetzt. Wenn der Druck im Arbeitsraum des zweiten Hydraulikantriebes 327
die Federkraft des Federspeicherzylinders 328 erreicht hat, wird die Reibung in den Gewinden 310
und 312 überwunden; der zweite Federantrieb 327 kann dann die Rückstellschraube 311 im Gegenuhrzeigersinn
drehen und in ihre ursprüngliche Lage zurückbringen. Im Bedarfsfalle kann die Rückstelleinrichtung
jedoch auch von Hand wieder gelöst werden, wozu der Innenkantkopf 305 mittels eines Steckschlüssels
im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, um die Rückstellschraube 311 wieder in ihre ursprüngliche
Lage zurückzubringen.
Das Steuersystem ist mit einem Hauptdruckschalter 15 versehen, der Störungen im pneumatischen Steuersystem
an der Befehlssteuerung 29 für die Bremsen anzeigt. Zusätzlich ist jedes der Fahrgestelle mit einem
Druckschalter 501, 502 und 503 versehen, die ebenfalls mit Anzeigeeinrichtungen in der Befehlssteuerung
29 für die Bremsen verbunden sind. Wenn eine Störung angezeigt wird, so kann der Fahrzeugführer
wählen, ob eine übliche Betriebsbremsung durchgeführt
oder ob das Notbremssystem in Betrieb gesetzt werden soll. Darüber hinaus machen die Druckschalter
und Anzeigevorrichtungen den Fahrzeugführer aul nicht gelöste Bremsen aufmerksam.
Der Ausgang der Umwandler 38,39 und 40 ist über Leitungen mit einer Mehrzahl von Verteilerblöcken
504 bis 506 verbunden, welche die Hydraulikflüssigkeit ihren zugeordneten Bremszyiindern zuführen.
Jeder der Verteilerblöcke 504 bis 506 ist mit einem Zwillingsblock 504a bis 506a versehen, der die Hydraulikflüssigkeit
unter Druck den Bremszyiindern 33,35 und 37 zuführt, und hat ein elektromagnetisch
betätigbares Steuerorgan 301 bzw. 302 bzw. 303 in Form eines Magnetventils bzw. Notmagnetventils, das
von einem durch Steuerleitung 304 zugeführten elek-
trischen Signal betätigt wird. Die Steuerleitung 304
führt zum Schaltpult am bedienungsstand und zu der Betriebssteuereinrkhtungfür das Notbremssystem 14
und das Feststellbremssystem 10.
Jeder der Bremszylinder 32 bis 37 weist - wie oben
bereits erläutert wurde - einen ersten Hydraulikantrieb für die Betriebsbremsbetätigung, einen Federspeicherzylinder für das Betätigen der Notbremse
oder der Feststellbremse und einen zweiten Hydraulikantrieb auf, der die federbetätigte Bremse außer
Betrieb hält. Der Bremszylinder 32 ist mittels einer Betriebsbremsleitung 511 und einer Not- und Feststellbremsleitung 512 mit dem Verteüerblock 504
verbunden. Die Leitung 511 bildet dabei eine erste Speiseleitung für das Betriebsbetätigungsorgan der
Bremse, während die Leitung 512 eine zweite Speiseleitung für den zweiten Hydraulikantrieb bildet. Entsprechend führen eine erste Speiseleitung 513 und
eine zweite Speiseleitung 514 zu dem zweiten Verteilerblock 504a, der Hydraulikflüssigkeit unter Druck
dem Betätigungsorgan oder Bremszylinder 33 zuleitet. Dieser Hydraulikdruck wird über eine Betriebsbremsleitung 516 und eine Feststellbremsleitung 517
weitergeleitet. Die ersten und die zweiten Speiseleitungen sowie die zugehörigen Verteilerblöcke sind in
entsprechender Weise für die restlichen Bremszylinder 34 bis 37 vorgesehen. Die ankommende Hydraulikleitung 160 führt Hydraulikflüssigkeit unter Druck
einer Verzweigungsstelle 518 zu. Ein Teil der Flüssigkeit wird durch die ersten Speiseleitungen 511 und
513 zum Betriebsbremsenabschnitt der Bremszylinder 32 und 33 abgeleitet. Ein weiterer Teil der Flüssigkeit kann durch ein druckgesteuertes Rückschlagventil 530 hindurch dem Not- und Feststellbremssystem zugeführt werden.
Der zweite Hydraulikantrieb 327 wird im normalen Betrieb über die Feststellbremsleitung 512 mittels des
Verteilerblockes 504 unter Druck gehalten. Wenn eine Betriebsbremsung erfolgt, so wird die Leitung
160 unter Druck gesetzt. Der Druck an der Verzweigungsstelle 518 führt nicht nur zu einer Druckbeaufschlagung der Druckleitung 511, sondern öffnet auch
das druckgesteuerte Rückschlagventil 530 zur Druckbeaufschlagung der Leitung 512. Wenn das Ventil 130
geöffnet ist, fließt Hydraulikflüssigkeit unter Druck zum zweiten Hydraulikantrieb 327, um den Federspeicherzylinder 328 in der in Fig. 7 veranschaulichten Weise nach links zu verschieben. Wenn der Druck
zwischen den Leitungen 511 und 512 ausgeglichen ist, schließt das druckgesteuerte Rückschlagventil 530.
Dadurch wird jeder weitere Übertritt von Hydraulikflüssigkeit aus der Leitung 512 zurück in die Leitung
SIl vermieden, wenn die Betriebsbremsung beendet ist. Am Ende der Betriebsbremsung beträgt der Druck
in der Leitung 511 im wesentlichen Null, während der Druck in der Leitung 512 dem vollen Betriebsbremsdruck entspricht. Da im praktischen Betrieb der Betriebsbremsdruck sich in Abhängigkeit vom Gewicht
der Ladung des Fahrzeuges ändert, ändert sich auch der in den Leitungen 160 und 511 vorliegende Druck.
Der Druck in der Leitung 512 hingegen entspricht dem höchsten Druck der vorherigen Betriebsbremsung, vermindert um Leckströmungen aus dem Hydraulikantrieb 327 und/oder durch das Rückschlagventil 530 hindurch. Da eine gewisse Leckströmung
unvermeidlich ist, wird für den Aufbau des Drucks im zweiten Hydraulikantrieb 327 zum Vermeiden einer Bremsbetätigung durch den Federantrieb 325 der
notwendige Druck jeweils der vorhergehenden Betriebsbremsung herangezogen.
Wenn eine Not- oder Feststellbremsung durchgeführt werden muß, wird das Notmagnetventil 301 geöffnet und ein Angleichen des Druckes in der Leitung
512 an denjenigen in der Leitung 511 herbeigeführt. Dabei ist von Bedeutung, daß der Druck im zweiten
Hydraulikantrieb 327 nicht etwa abrupt gesenkt wird, sondern vielmehr lediglich an den Druck in der Betriebsbremsleitung 511 angeglichen wird. Würde der
Druck in der Leitung 512 voll gesenkt, würde die Kraft des Notkolbens, die der Speicherzylinder 328 aufbringt, zusätzlich zur Betriebsbremskraft aufgebracht,
was zu einer Eirems-Gesamtkraft führen würde, die das Doppelte derjenigen Bremskraft beträgt, die zurr.
Bremsen des Wagens ausreicht. Dies würde zu einem Blockieren der Räder führen und so den Bremsweg
verlängern. Dies bedeutet, daß die Addition des vom Federspeicherzylinder 328 aufgebrachten Druckes
zum Bevriebsbremsdruck bei einer Betriebsbremsung zum Zeitpunkt des Einsetzens der Notbremsung unweigerlich zu einem Blockieren und Gleiten der Räder
des Fahrzeuges führen würde.
Beim Festlegen der Bremskraft für die Notbremsung ist es wesentlich, daß die minimalen und maximalen Betriebsibremsdrücke exakt ermittelt werden.
Es ist erforderlich, daß der maximale Betriebsbremsdruck, der bei geringster Belastung eingespeist wird,
ausreicht, um den Gegendruck des Federspeicherzylinders zu übersteigen und diesen unter allen Bedingungen außer Betrieb zu halten. Es ist aber auch erforderlich, daß der Federspeicherzylinder eine
Bremskraft erzeugen kann, die derjenigen entspricht, welche bei einer Betriebsbremsung mit maximal beladenem Wagen auftritt. Mit anderen Worten, der Federspeicherzylinder muß einerseits eine volle Betriebsbremsung unter Vollbelastung ermöglichen,
andererseits aber gegen ein Bremsbetätigen durch einen Druck gesichert werden, der dem Betriebsbremsdruck unter minimalen Lastbedingungen entspricht.
Dies wird durch unterschiedliche bemessene Kolben für die Hydraulikantriebe 321 und 327 erreicht; die
Wirkfläche des. Kolbens 322 ist wesentlich geringer als die Wirkfläche des Kolbens 326. Der Federspeicherzylinder 3218 kann dann so ausgelegt werden, daß
er einen Hydraulikdruck erzeugt, der dem maximalen Hydraulikdruck entspricht, welcher zur Betriebsbremsung des ersten Hydraulikantriebes 321 herangezogen wird. Der kleinere Betriebsbremsdruck bei
leichtester Belastung reicht beim Beaufschlagen der größeren Wirkfläche des Kolbens 326 immer noch
aus, um den Federspeicherzylinder 328 zusammenzudrücken und außer Betrieb zu halten. Unter der Annahme, daß der volle Betriebsbremsdruck bei leichtestem Wagen 41,5 bar beträgt, sollte der zweite
Hydraulikantrieb 327 so ausgelegt werden, daß er den Federspeicherzylinder 328 voll zusammendrückt,
wenn ein Hydraulikdruck von 38 bar auf den Kolben 326 wirkt. Das Hinzurechnen eines nachfolgenden
Druckes bis zu einschließlich 69 bar führt lediglich zu einem weiteren Zusammendrücken des Federspeicherzylinders 328 in Richtung auf seinen Anschlag.
Wenn der Federspeicherzylinder 328 eine Kraft entwickeln soll;, die dem vollen Betriebsbremsdruck
bei voller Belastung oder einem Hydraulikdruck von 69 bar entspricht, so ist es erforderlich, die vom Notsystem aufgebrachte Kraft zu vermindern, wenn eine
Notbremsung während einer Betriebsbremsung
durchgeführt wird. Wenn der volle Betriebsbremsdruck infolge nur teilweiser Belastung des Wagens bei
48,3 bar liegt, so würde das Hinzufügen eines Zusatzdruckes von 69 bar des Federspeicherzylinders 328
zu einem sofortigen Blockieren der Bremsen und damit zu einem Gleiten der gebremsten Räder führen.
Um dies zu vermeiden, gleicht das Ablaßventil 301 den Druck zwischen der ersten Leitung 511 und der
zweiten Leitung 512 aus.
Wenn eine Notbetätigung während des Betriebsbremsens vorgenommen wird, wird das beispielsweise
Notmagnetventil 301 bei annähernd demselben Druck in der ersten Leitung 511 und der zweiten Leitung
512 geöffnet. Das druckgesteuerte Rückschlagventil 530 stellt sicher, daß der Druck in der Leitung
512 wenigstens demjenigen in der Leitung 511 entspricht.
Bei einem Notbetätigen während eines Betriebsbremsens liegen entsprechende Drücke in beiden
Leitungen vor; es wird der Federspeicherzylinder 328 daran gehindert, irgendeinen zusätzlichen Druck
auf den Kolben 322 aufzubringen. Dadurch wird jeder übermäßige Bremsdruck an den Bremsbacken 324
und 325 vermieden. Wenn jedoch der Druck in der Betriebsdruckleitung 511 nicht richtig aufgebaut ist
und eine Notbremsung durchgeführt wird, so wird der Federspeicherzylinder 328 wirksam, wenn der Hydraulikdruck
in den Leitungen 511 und 512 unter denjenigen Wert abfällt, der unter nomalen Betriebsbedingungen
für eine Vollbremsung bei einem leicht beiadenen Wagen erforderlich ist. Dabei jedoch ist
die Bremskraft immer noch mäßig, liegt aber stets oberhalb der für einen leeren Wagen erforderlichen
Bremskraft.
Zum Betätigen der Feststellbremse wird das Notmagnetventil 301 geöffnet, und damit kann Hydraulikflüssigkeit
aus dem Hydraulikantrieb 327 in die Leitung 160 abfließen. Dadurch ist sichergestellt, daß
die Halte- oder Feststellbremse voll angezogen bleibt, selbst wenn kein Druck in der Hydraulikflüssigkeit
erzeugt wird oder wenn eine pneumatische oder hydraulische Steuereinrichtung für das Drehgestell des
Fahrzeuges abgekuppelt wird. Die mechanische Rückstelleinrichtung kann dazu herangezogen werden,
die Feststellbremse zu lösen, wenn der Wagen bewegt werden soll, ohne daß die Bremsanlage unter
Druck gesetzt wird.
Die Feststellbremse wird durch ein Betätigen der Betriebsbremse gelöst, gegebenenfalls durch zweiüder
dreifaches Betätigen der Beiriebsbremse. Dieses Mehrfachbetätigen der Betriebsbremse und der dadurch
erfolgende Druckaufbau in der Betriebsbremsleitung 160 führt zu einem Druckaufbau im Hydraulikantrieb
327 durch das Rückschlagventil 530 und die zweite Leitung 512 hindurch. Bei der hier beschriebenen
Bremsanlage ist der Hydraulikantrieb 327 so bemessen, daß er bei einer einzigen Betriebsbremsenbetätigung
zu einem Lösen der vom Federspeicherzylinder 328 beaufschlagten Feststellbremse
führt. Es wäre jedoch möglich, die Nachstelleinrichtungen 41 bis 43 mit geringerer Förderkapazität vorzusehen,
so daß die Betriebsbremse zwei- oder dreimal zu betätigen ist, um den Hydraulikantrieb 327
sicher voll unter Druck zu setzen und den Federspeicherzylinder 325 voll zurückzudrücken.
Die Erfindung betrifft nur die in den Patentansprüchen gekennzeichnete Anordnung.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Bremsanlage für ein Schienenfahrzeug mit angetriebenen und nichtangetriebenen Achsen
mit einer Feststellbremse und mit druckmittelbetätigten Reibungsbremsen für alle Achsen und mit
einer ersten Steuereinrichtung zur Änderung der Bremskraft der druckmittelbetätigten Reibungsbremsen an den angetriebenen, mit Reibungs- und
Widerstandsbremsen ausgestatteten Achsen, deren Bremskraft in Abhängigkeit von einem Steuersignal derart regelbar ist, daß die Reibungsbremskraft der an der jeweiligen angetriebenen
Achse angreifenden Widerstandsbremskraft umgekehrt proportional ist, dadurch gekennzeichnet, daß die angetriebenen Achsen die
Achsen der vorderen und hinteren Fahrgestelle und die nichtangetriebenen Achsen die Achsen eines mittleren Fahrgestells sind, daß eine zweite
Steuereinrichtung (46) vorgesehen ist, die den Reibungsbremsen (34 und 35) der Achsen des
mittleren Fahrgestells Druckmittel in Abhängigkeit von einem Steuersignal zuführt, das unabhängig von der auf die Achsen der vorderen und hinteren Fahrgestelle ausgeübten Bremskraft ist, und
daß eine dritte Steuereinrichtung (301, 302, 303) vorgesehen ist, die die Bremskraft der Reibungsbremsen (34 und 35) an den Achsen des mittleren
Fahrgestells in Abhängigkeit von Notbrems- und
. Feststellbrems-Steuersignalen ändert.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Steuereinrichtung in an sich bekannter Weise je einen
Pneumatik-Hydraulik-Umwaridler (38, 40 bzw. 39) enthalten.
3. Bremsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Drucksteuereinrichtung (45 bzw. 46) elektro-pneumatische Umwandler zum Umsetzen eines elektrischen Steuersignals in einen pneumatischen
Steuerdruck sind.
4. Bremsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine beladungsabhängige, von Luftfedern (51a, 51b, 51c)
gesteuerte Steuereinrichtung (53a, 536,53c) zum Einstellen des Drucks für die druckmittelbetätigten Reibungsbremsen vorgesehen ist.
5. Bremsanlage nach einem der vorher genannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diie
dritte Steuereinrichtung (301, 302, 303) ein elektromagnetisches Steuerorgan ist, das zum Herstellen einer Verbindung zwischen zwei zu den Reibungsbremsen führenden Druckmittelleitungen
(511, 512) auf die Notbrems- und Feststellbrems-Steuersignale anspricht.
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