DE2541416C3

DE2541416C3 - Führerbremsventileinrichtung, insbesondere von Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE2541416C3
Application number: DE2541416A
Authority: DE
Inventors: Hans 8000 München Pöllinger
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1975-09-17
Filing date: 1975-09-17
Publication date: 1985-06-27
Also published as: DE2541416A1; DE2541416B2; AT352779B; ATA596476A; CH610836A5; SU646889A3; FR2324491A1; FR2324491B1; ES451622A1; DD125336A5; SE7610284L

Description

40

Die Erfindung betrifft eine Führerbremsventiieinrichtung für indirekt wirkende, pneumatisch und elektropneumatisch steuerbare Druckluftbremsen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, wobei Druckänderungen in einer Hauptluftleitung elektropneumatisch über einen Druckschalter und Brems- und Lösemagnetventile gesteuert werden und der Druckschalter nach einem Betätigen durch pneumatische Rückmeldung des Hauptluftleitungsdruckes entgegen einem durch einen pneumatischen Druckregler überwachten Vorsteuerdruck wieder geöffnet wird.

Aus der DE-AS 12 21 262 ist eine Führerbremsventiieinrichtung der vorstehend genannten Art bekannt, bei welcher der Druckschalter pneumatisch von einem Vorsteuerdruck des Führerbremsventils entgegen dem Hauptluftleitungsdruck betätigbar und die Erregung der Brems- und Lesemagnetventile nur nach einer Änderung des Vorsteuerdrucks, über pneumatische Zeitglieder überwacht, während einer begrenzten Zeitspanne möglich ist. Diese Einrichtung ist jedoch mit dem Mangel behaftet, daß bei kleineren Änderungen des Vorsteuerdruckes der Druckschalter infolge seiner rein pneumatischen Ansteuerung nur verzögert oder infolge unvermeidlicher Reibungswiderstände und Hysterese überhaupt nicht anspricht; eine präzise Steuerung geringer Bremsdrücke oder geringer Bremsdruckänderungen ist mit dieser bekannten Einrichtung daher kaum möglich.

Mit der US-PS 20 91 043 ist eine gattungsfremde Führerbremsventiieinrichtung für eine nur elektropneumatisch steuerbare Druckluftbremse bekanntgeworden, bei weicher elektrische Brems- und Lösekontakta durch einen mit dem Führerbremshebel mechanisch gekoppelten, elektropneumatischen Druckschalter aus einer Löse- in eine Bremsstellung bringbar und durch pneumatische Rückmeldung vermittels eines vom Rückmeldedruck entgegen eine Feder beaufschlagten Kolbens in eine Abschluß- bzw. Lösestellung rückbewegbar sind. Der Rückmeldedruck entspricht hier einem simulierten Bremszylinderdruck und ist zusätzlich mittels einer in Abhängigkeit von der Fahrzeugverzögerung schaltbaren Ventileinrichtung bei zu hoher Fahrzeugverzögerung steigerbar. Es ist jedoch keine aus Sicherheitsgründen bei Stromausfall unbedingt erforderliche, rein pneumatische Bremssteuerung vorgesehen, und es fehlt demgemäß auch eine letztlich ein gleichstarkes Betätigen aller Bremsen eines Zuges sicherstellende Hauptluftleitung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Führerbremsventiieinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine präzise Steuerung auch kleiner Bremsdrücke oder im Hinblick auf geringe Druckänderungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Druckschalter — wie an sich bekannt — unmittelbar mechanisch durch einen Führerbremshebel aus einer Öffnungsstellung in eine Brems- bzw. Lösekontakte schließende Stellung gebracht wird und daß in dem Druckschalter ein innerer Kolben mit einer die Brems- bzw. Lösekontakte schaltenden Kontaktplatte einerseits von der Kraft einer Feder und dem Hauptluftleitungsdruck und andererseits von dem in der Fahrtstellung des Führerbremshebels vorhandenen Vorsteuerdruck belastet ist.

Durch diese Ausbildung der Führerbremsventiieinrichtung wird erreicht, daß jede Bewegung des Führerbremshebels ein sofortiges, mechanisch bewirktes Schalten des Druckschalters und somit eine Änderung des Hauptluftleitungsdruckes zur Folge hat.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Führerbremsventiieinrichtung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.

Die elektrischen Brems- bzw. Lösekontakte werden somit, wie mit anderen Worten bereits r.ngegeben, nach dem Prinzip des Vorlaufs direkt geschaltet, weil der elektropneumatische Druckschalter die Schaltbewegung des Führerbremshebels mechanisch auf die Kontakte überträgt. Weiterhin wird der pneumatische Regelteil des Druckschalters an den pneumatischen Druckregler in dem Führerbremsventil gebunden, indem dessen Lösedruck während des Bremsens gespeichert und dem pneumatischen Regelteil als Führungsgröße mitgeteilt wird.

Auf den dem pneumatischen Regelteil des elektropneumatischen Druckschalters zugehörenden inneren Kolben wirkt nur die geringe Druckdifferenz Steuerdruck minus Hauptluftleitungsdruck gegen die Kraft der Feder, so daß eine geringe Reibung und eine geringe Belastung sowie eine große Leichtgängigkeit des elektropneumatischen Druckschalters erreicht werden.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In den Fig. 1 und la ist eine Führerbremsventiieinrichtung schematisch dargestellt.

Ein. Führerbremsventil 1 bekannter Bauart ist über ein Umschaltventil 2, das zum Umschalten auf verschiedene

führerstände eines Fahrzeuges dient, mittels mehrerer Steuerdruckleitungea 4,5,6 und 7 mit einem Relaisventil 3 verbunden. Weiterhin sind Führerbrems-1 und Relaisventil 3 an eine Hauptluftleitung 8 angeschlossen und weisen jeweils eine Öffnung 9 bzv/. 10 zur Atmo-Sphäre auf. Das Relaisventil 3 ist über eine weitere Leitung 11 mit einem nicht dargestellten Hauptluftbehälter und außerdem mit einem Steuerdruckbthälter Λ und einem Zertdruckbehälter 13 verbunden.

Das Führerbremsventil 1 wird über einen Führerbremshebel 14, der auf eine Nockenwelle 15 wirkt, bedient Die Nockenwelle 15 ist verlängert und zusätzlich mit einem elektropneumatischem Zusatzgerät 16 (im folgenden EP-Gerät genannt) verbunden und steuert dort einen Schnellbremsschalter 17 (SB-Schalter). einen elektropneumatischen (EP-)Druckschalter 18 und einen Vorsteuer- und Zeitumschalter (AZ-Schalter) 19. Weiterhin ist ein über den Führerbremsheöel 14 bzw. die Nockenwelle 15 direkt betätigbarer elektrischer Schalter 20 vorgesehen.

Das EP-Zusatzgerät 16 ist pneumatisch mit den Steuerleitungen 5 und 6, einem Druckbehälter 21 und einem Angleicher 22, elektrisch mit einer Stromversorgungsleitung 23 über je eine Leitung 24 bzw. 26 mit jeweils einem Brems- 25 bzw. Löseschütz 27 und über eine Leitung 39 mit einem Kontakt 336 eines Relais 34 verbunden. Bei Erregung des Brems- bzw. Löseschützes 25 bzw. 27 wird über elektrische Doppelkontakte der Schütze Versorgungsspannung auf die Brems- 28a, 2£b bzw. Löseleitungen 29a, 296 gegeben, wodurch in bekannter Weise nicht dargestellte Brems- bzw. Lösemagnetventile elektropneumatisch betätigt werden.

Die Stromversorgungsleitung 23 ist über ein Kontrollgerät 30 und einen elektrischen Hauptschalter 31 mit einer nicht dargestellten Stromversorgung (Pluspol) verbunden.

Die Stromversorgungsleitung 23 ist weiterhin über eine Diode 74 mit einem Magnetventil 75 verbunden, welches pneumatisch die Füll-Leitung 7 im Bereich zwischen dem Umschaltventil 2 und dem Relaisventil 3 überwacht. Die Diode 74 dient lediglich zur elektrischen Entkopplung der üblicherweise vorhandenen zwei Führerstände einer Lokomotive. Weiterhin ist die Stromversorgungsleitung 23 mit zwei Kontakten 32a und 33a des Relate 34 verbunden. Ein dem Kontakt 32a zugeordneter Kontakt 326 ist über eine Leitung 35 mit dem Schalter 20 verbunden, der mit seinem zweiten Anschluß über eine Leitung 36 mit einer Steuereingang 37 des Relais 34 und der Kathode einer Diode 38 verbunden ist. Die Anode der Diode 38 ist mit der Leitung 26 verbunden. Ein weiterer Kontakt 336 des Relais 34 ist über die Leitung 39 mit dem EP-Zusatzgerät 16 verbunden.

Im Ruhezustand des Relais 34 sind die Kontakte 32a und 326 und im Arbeitszustand die Kontakte 33a und 336 miteinander verbunden.

In dem EP-Zusatzgerät 16 befinden sich, wie bereits erwähnt, der SB-Schalter 17. der EP-Druckschalter 18 und der AZ-Schalter 19. Weiterhin befinden sich noch ein Vorsteuerdruck-Magnetventil 40 und ein Zeitbehälterdruck-Magnetventil 41 in dem EP-Zusatzgerät 16.

Der SB-Schalter 17 enthält einen Stößel 42, eine mit dem Stößel 42 verbundene Kontaktplatte 43 und zwei elektrische Kontakte 44a und 44b, die mit den Leitungen 23 bz\v. 24 verbunden sind. Der Stößel 42 wird über eine auf der Nockenwelle 15 beifestigte Nockenscheibe 45 betätigt. Wird der Führerbreimshebel

14 in seine »Schnellbremsstellung« bewegt, so wird über die Nockenscheibe 45 der Stößel 42 nach unten bewegt, und die kontakte 44a und 446 werden durch die KontaMplattc 43 miteinander verbunden. Hierdurch wird die Leitung 24 mit der Versorgungsleitung verbunden und der Bremsschütz 25 erregt Gleichzeitig wird über das Führerbremsventil 1 zusätzlich die Hauptluftleitung 8 über die Öffnung 9 entlüftet

Der EP-Druckschalter 18 besteht aus einem Gehäuse 46, in dem fünf Kammern 47, 48, 49, 50 und 51 untergebracht sind. Ein in dem Gehäuse beweglich angeordneter äußerer Kolben 52 ist über einen Stößel 53 und eine Nockenscheibe 54 durch die Nockenwelle

15 bewegbar. Durch die äußere Oberseite des äußeren Kolbens und das Gehäuse 46 wird die mit Atmosphärendruck beaufschlagte Kammer 47 gebildet In dem äußeren Kolben 52 ist ein innerer Kolben 55 verschiebbar angeordnet. Ein nach innen vorspringender Rand 56 des äußeren Kolbens 52 bildet einen Anschlag für den inneren Kolben 55. Durch die Innenseite des äußeren Kolbens 52 und die Oberseite des Kolbens 55 wird die mit dem Hauptluftleitungsdruck beaufschlagte Kammer 48 gebildet. In der Kammer 48 befindet sich eine Feder 57, welche den Kolben 55 relativ zu dem Kolben 52 nach unten drückt. Durch eine feststehende Trennwand 58 und die Unterseite des Kolbens 55 wird die mit dem Vorsteuerdruck beaufschlagte Kammer 49 gebildet. Die Kammer 49 weist eine Öffnung 60 auf und ist zusätzlich mit dem Druckbehälter 21 verbunden. Durch eine senkrecht auf der Trennwand 58 stehende Wand 59 wird die Kammer 51 gebildet die über eine öffnung 61 mit der Leitung 6 verbunden und somit mit dem Zeitbehälterdruck beaufschlagbar ist. Durch die Trennwand 58, die Wand 59 und das Gehäuse 46 wird die mit dem Hauptluftleitungsdruck beaufschlagte Kammer 50 gebildet, die über eine öffnung 68 mit der Hauptluftleitung 8 verbunden ist.

Der innere Kolben 55 weist senkrecht auf seiner Kolbenfläche ein Rohr 63 auf, welches durch die Kammer 51 geführt ist und diese durch eine Dichtung 62 mit der Kolbenfläche K 2 von der Kammer 50 trennt. Über das Rohr 63 sind die Kammern 48 und 50 ständig miteinander verbunden. An dem unteren Ende des Rohres 63 ist ein Träger 64 befestigt, der aus dem Gehäuse herausgeführt ist und eine Kontaktplatte 65 trägt. Über die Kontaktplatte 65 werden Kontakte 66a und 666 oder Kontakte 67a und 676 miteinander verbunden, so daß die Leitung 39 mit Leitung 26 oder Leitung 23 mit Leitung 24 verbunden werden. Es ist jedoch auch eine neutrale Lage der Kontaktplatte 65 vorgesehen.

Der AZ-Schalter 19 in dem EP-Zusatzgerät 16 enthält einen Stößel 70, eine mit dem Stößel 70 verbundene Kontaktplatte 71 und zwei elektrische Kontakte 72a und 726, die über die Kontaktplatte 71 miieinander verbunden werden. Hierdurch wird die elektrische Versorgungsleitung an die Steuereingänge der Magnetventile 40 und 41 gelegt. Der Eingang des Vorsteuerdruck-Magnetventils 40 ist mit der Steuerdruckleitung 5 und der Ausgang mit der Kammer 49 des EP-Druckschalters verbunden. Der Eingang des Zeitbehälterdruck-Magnetventils 41 ist über eine vorgeschaltete Drossel 73 mit der Steuerdruckleitung 5 und direkt mit dem Angleicher 22 und der Ausgang mit der Kammer 51 des EP-Druckschalters und gleichzeitig mit der Leitung 6 verbunden. Im Ruhezustand sind beide Magnetventile 40 und 41 geöffnet, so daß jeweils Eingang und Ausgang

miteinander verbunden sind, während im geschalteten Zustand jeweils Ein- und Ausgänge voneinander getrennt sind.

Im folgenden sei die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben. Bei rein pneumatischem Betrieb, z. B. bei Stromausfall, arbeitet das Führerbremsventil 1 zusammen mit dem Relaisventil 3 und den Bremsventilen an den einzelnen Fahrzeugen in bekannter Weise.

Elektropneumatischer Betrieb
(EP-Betrieb)

Kolben 55 unterliegt folgender Gleichgewichtsbedingung:

HL- Ki+ F= A- Ki-(Z-HL) ■ K₇.

Hierbei bedeuten:

HL = Hauptluftleitungsdruck (in 8,48,50)

Z = Zeitbehälterdruck (in 51)

A — Vorsteuerdruck (in 49,21 gespeichert)

F = Federkraft der Feder 57

K₁ = Kolbenfläche des Kolbens 55

K₂ = Kolbenfläche der Dichtung 62

Nach Einschalten des Hauptschalters 31 schließt das Kontrollgerät 30 bei fehlerfreien Einrichtungen selbsttätig die Versorgungsleitung an die Leitung 23 und somit an das EP-Zusatzgerät an und zeigt den EP-Betrieb an. Andererenfalls bleibt es bei dem pneumatischen Betrieb, bis der Fehler behoben ist.

Füllstellung

20

Leitung 23 führt Versorgnngsspannung, Diode 74 ist in Durchlaßrichtung geschaltet, so daß das Magnetventil 75 während des EP-Betriebes ständig erregt ist. Die Fülleitung 7 ist unterbrochen, ein Füllstoß kommt nicht zustande. Die Füllstellung des Führerbremshebels ist bei EP-Betrieb somit zwecklos, aber nicht schädlich.

Fahrtstellung

Die Schalter 17,18 und 19 sind in neutraler Lage, die Magnetventile 40 und 41 geöffnet, so daß der Druck in Leitung 5 und 6, in den Kammern 49 und 51 und dem Druckbehälter 21 dem Vorsteuerdruck (y4]-Druck) eines in dem Führerbremsventil 1 befindlichen pneumatischen Druckreglers entspricht Das Relaisventil 3 stellt den gleichen Druck in der Hauptluftleitung 8 her.

Durch Betätigen des Angleichers 22 kann in der Fahrtstellung pneumatisch angeglichen werden, d. h. der Hauptluftleitungsdruck kann um den Betrag bis zu 0,5 bar angehoben werden. Dies geschieht in bekannter Weise durch Absenken des Zeitbehälterdruckes. Damit beim anschließenden EP-Bremsen das Niveau des EP-Druckschalters 18 dem des druckerhaltenden Relaisventils 3 angepaßt bleibt, hat die Dichtung 62 des EP-Druckschalters die Kolbenfläche K 2 erhalten, die den Zeitbehälterdruck berücksichtigt.

Elektropneumatisches Bremsen
(EP-Bremsen)

Ober den Führerbremshebel 14 wird die Nockenwelle 15 so gedreht, daß die Stößel 53 und 70 nach unten bewegt werden. Der AZ-Schalter 19 schließt, so daß beide Magnetventile 40 und 41 erregt sind. Vorsteuer- und Zeitbehälterdruck werden voneinander abgetrennt (durch Ventil 41), und der Vorsteuerdruck bleibt in dem Behälter 21 und der Kammer 49 gespeichert, da das Magnetventil 40 geschlossen ist.

Durch den Stößel 53 werden der Kolben 52, die Feder 57, der Kolben 55 mit dem Rohr 63 und die Kontaktplatte 65 zusammen nach unten bewegt entsprechend der Lage des Führerbremshebels 14, die der gewünschten Bremsverzögerung entspricht

Die Kontakte 67a und 676 werden geschlossen, der Bremsschütz 25 wird erregt, die Bremsleitungen 28a und 286 werden an die Versorgungsleitung gelegt, wodurch alle EP-Bremsgeräte (Magnetventile) im Zug erregt werden. Der Druck in der Hauptluftleitung 8, in den Kammern 48 und 50 und damit auch der auf die Oberseite des Kolbens 55 wirkende Druck sinkt ab. Der Durch Absinken des Hauptluttleitungsdruckes HL hebt sich der Kolben 55 an, wodurch gleichzeitig die Feder 57 gespannt sowie die Kontakte 67a und 676 wieder geöffnet werden. Ein neuer Gleichgewichtszustand, der der eingestellten Bremsverzögerung entspricht, ist erreicht.

Wenn der Hauptluftleitungsdruck durch Undichtheiten weiter absinkt, beginnt das Relaisventil 3 nachzuspeisen, um den Haupihiftleitungsdruck aufrechtzuerhalten. Der EP-Druckschalter 18 ist hieran nicht beteiligt, da selbst dann, wenn der Kolben 55 so weit nach oben bewegt wird, daß die Kontakte 66a und 666 geschlossen werden, der Löseschütz 27 nicht erregt werden kann, solange das Relais 34 im Ruhezustand ist

Beim EP-Bremsen wird also der Bremskontakt 66a, 66i» direkt mechanisch geschlossen und durch pneumatische Rückmeldung über die Hauptluftleitung wieder geöffnet Druckänderungen erfolgen elektropneumatisch, das Druckkonstanthalten dagegen rein pneumatisch.

Elektropneumatisches Schriellbremsen
(EP-Schnellbremsen)

Ein Schnellbremsventii des Führerbremsventils 1 entlüftet die Hauptluftleitung 8 über einen großen Querschnitt der Öffnung 9. Zusätzlich wird der SB-Schalter 17 geschlossen und der Bremsschütz 25 erregt so daß alle EP-Bremsgeräte des Zuges zusätzlich entlüften.

Elektropneumaiisches Bremsenlösen
(EP-Lösen)

Durch Betätigen des Führerbremshebels 14 in Löserichtung wird der Schalter 20 geschlossen, das Relais 34 erregt sowie die Kontakte 33a und 336 miteinander verbunden, so daß schließlich der Kontakt 66a über die Leitung 39 mit der Versorgungsleitung verbunden wird. Gleichzeitig gibt die Nockenscheibe 54 den Stößel 53 frei und die obengenannten Teile 52,57, 55, 63 und 65 im EP-Druckschalter 18 werden vom Druck in der Kammer 49 nach oben bewegt, in der Kammer 47 herrscht Atmosphärendruck. Hierdurch werden die Kontakte 66a und 666 miteinander verbunden und der Löseschütz 27 erregt Jetzt kann durch Loslassen des Führerbremshebels der Schalter 20 geöffnet werden, denn das Relais 34 wird über die Verbindung Kontakt 33a, 336 — Leitung 39 - Kontakt 66a — Kontaktplatte 65 — Kontakt 666 — Leitung 26 und Diode 38 so lange erregt bis die Kontakte 66a und 666 durch Erreichen des Gleichgewichtes im EP-Druckschalter bei erhöhtem Hauptluftleitungsdruck wieder geöffnet werden.

Stromausfall während des EP-Bremsens

Die Schütze 25 und 27 können nicht erregt werden. Der Bremszustand bleibt unverändert erhalten und wird

durch das Führerbremsventil 1 überwacht. Druckänderungen können rein pneumatisch durch Ändern der Führerbremshebelstellung und durch das Relaisventil 3 vorgenommen werden.
Es sei noch darauf hingewiesen, daß anstelle des

Vorsteuer-Zeitbehälterdruck-Schalters 19 und den Magnetventilen 40 und 41 auch ein Vorsteuer-Zeitbehälter-Ventil eingesetzt werden kann, dessen Aufbau sich für den Fachmann aus der Funktiohsbeschreibung der Magnetventile 40 und 41 ohne weiteres ergibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Führerbremsventiieinrichtung für indirekt wirkende, pneumatisch und elektropneumatisch steuerbare Druckluftbremsen, insbesondere von Schienenfahr2eugen, wobei Druckänderungen in einer Hauptluftleitung elektropneumatisch über einen Druckschalter und Brems- und Lösemagnetventile gesteuert werden und der Druckschalter nach einem Betätigen durch pneumatische Rückmeldung des Hauptluftleitungsdruckes entgegen einem durch einen pneumatischen Druckregler überwachten Vorsteuexdruck wieder geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckschalter (18) — wie an sich bekannt — unmittelbar mechanisch durch einen Führerbremshebe; (14) aus einer öffnungssteliung in eine Brems- bzw. Lösekontakte (67a und 676 bzw. 66a und 666,) schließende Stellung gebracht wird und daß in dem Druckschalter (18) ein innerer Kolben (55) mit einer die Brems- bzw. Löse* kontakte schaltenden Kontaktplatte (65) einerseits von der Kraft einer Feder (57) und dem Hauptluftleitungsdruck und andererseits von dem in der Fahrtstellung des Führerbremshebels vorhandenen Vorsteuerdruck belastet ist

2. Führerbremsventiieinrichtung nach Anspnich 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (55) zusätzlich zu dem Vorsteuerdruck mit einem Differenzdruck zwischen Hauptluftleitungsdruck und dem Druck eines Zeitbehälters beaufschlagt ist.

3. Führerbremsventiieinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Vorsteuerdruck führende Leitung (5) und eine an einen Zeitbehälterdruck angeschlossene Leitung (6) in Fahrstellung des Führerbremshebels (14) über ein Ventil (41) voneinander getrennt sind.