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Die Erfindung bezieht sich auf eine lastabhängige Druckluftbremse, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einem auf unterschiedliche Übersetzungsstufen einstellbaren Druckübersetzer, mit den im Oberbegriff des Patentanspruches angegebenen Merkmalen.
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Eine derartige Druckluftbremse ist unter der Bezeichnung KE2L bekannt, wie aus der Druckschrift "Bremstechnische Begriffe und Werte für Schienenfahrzeuge" der Patentinhaberin, Seite 27, hervorgeht, und sie entspricht im wesentlichen einer Druckluftbremse gemäß der DE-PS 8 00 683, bei welcher jedoch das kontinuierlich lastabhängige Hilfsventil durch eine gestuft lastabhängig schaltende Schalteinrichtung nach der DE-PS 12 20 465 ersetzt ist.
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Aus der Praxis ergab sich der Wunsch, Druckluftbremsen dieser Art unter Beibehalten der gestuft lastabhängigen Bremsdrucksteuerung auch von kontinuierlich lastabhängigen Wiegeventilen beispielsweise gemäß der DE-PS 11 67 375 ansteuern zu können. Eine besondere Schwierigkeit war hierbei, daß der von diesen Wiegeventilen angesteuerte, lastabhängige Druck in der Nähe der Umstellungsdruckhöhe dieser Druckluftbremsen zwischen ihren einem leeren und einem beladenen Fahrzeug entsprechenden Stufeneinstellungen liegen konnte, wodurch während Bremsungen unerwünschte Umstellungen auftreten konnten.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, bei einer Druckluftbremse der eingangs angegebenen Art eine solche Betätigung des Drückübersetzers zu gewährleisten, daß dessen dem beladenen bzw. unbeladenen Zustand des zugehörigen Fahrzeuges entsprechende Stellung "beladen" bzw."leer" zu Beginn einer Bremsung eindeutig fixiert ist und auch während der Bremsung fixiert bleibt.
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Diese Aufgabe wird durch eine Ausbildung der Druckluftbremse entsprechend den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches angegebenen Merkmalen gelöst.
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Der DE-OS 22 53 704 ist ein gattungsfremdes Schaltventil entnehmbar, dessen Steuerschieber einen Konusring trägt, mit dessen Schrägflanken die Konusspitzen zweier federbelasteter Riegel in Eingriff stehen. Eine derartige, nicht steuerbare Rastierung eines Steuerschiebers ist für Druckluftbremsen der vorstehend angegebenen Art nicht verwendbar.
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Aus der GB-PS 14 96 793 ist ein Kolben bekannt, der entgegen seiner einseitigen Druckluftbeaufschlagung in seiner Endstellung mittels eines Riegelkolbens verriegelbar ist. Bei Druckluftentlastung des Riegelkolbens schnellt der Kolben in seine andersseitige Endstellung. Auch derartige Einrichtungen sind für Druckluftbremsen der vorstehend genannten Art unbrauchbar.
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Die DE-PS 3 35 607 zeigt eine gattungsfremde, einlösige Druckluftbremse, bei welcher mit steigender Fahrzeugbelastung die im Hilfsluftbehälter gespeicherte Druckluftmenge entsprechend gesteigert wird, um somit während Bremsungen mit der Fahrzeugbelastung steigende Bremsdrücke zu erzielen. Mittels eines lastabhängig verstellbaren Steuerschiebers sind dem Hilfsluftbehälter Zusatzvolumen zuschaltbar. Eine Verstellstange für den Steuerschieber trägt eine Verzahnung, in welche zur Arretierung am Kolben angeordnete Zähne einrasten können; die Kolben sind in Arretierrichtung entgegen Federkräften in Abhängigkeit von der Fahrzeugtürbetätigung druckluftbeaufschlagbar.
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Nachstehend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt schematisch
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Fig. 1 das Blockschaltbild der Druckluftbremse eines Eisenbahnwagens; und
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Fig. 2 bis 5 jeweils das Umschaltventil des Druckübersetzers der Druckluftbremse gemäß Fig. 1 in der Stellung "leer" bei gelöster Bremse bzw. beim Bremsen bzw. in der Stellung "beladen" beim Bremsen bzw. in einer Mittelstellung vor einer Bremsung.
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Die Druckluftbremse weist ein als Dreidruckventil ausgebildetes Steuerventil 1, einen Druckübersetzer 2 mit Umschaltventil 3, mindestens einen Vorratsluftbehälter 4 und mindestens einen Bremszylinder 5 auf.
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Das Steuerventil 1 ist mit einer Steuerkammer 6, einer mit der Hauptluftleitung 7 verbundenen Kammer 8, einer über eine Öffnung 9 mit der freien Atmosphäre kommunizierenden Kammer 10, einer über eine Leitung 11 mit dem Druckübersetzer 2 und dem Umschaltventil 3 verbundenen Kammer 12 und einer über eine Leitung 13 mit dem Vorratsluftbehälter 4 verbundenen Kammer 14 versehen. Der Bremszylinder 5 ist über eine Leitung 15 mit dem Druckübersetzer 2 verbunden, desgleichen der Vorratsluftbehälter 4 über einen Leitung 16. Umschaltventil 3 und Druckübersetzer 2 stehen über eine Leitung 17 miteinander in Verbindung, ferner über eine Leitung 18. Schließlich führt eine Leitung 19 zum Umschaltventil 3, welche von einer Einrichtung zur Feststellung der Belastung bzw. Beladung des Wagens mit dem entsprechenden Steuerdruck beaufschlagt wird.
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Das Steuerventil 1 steuert während einer Bremsung die Zufuhr von Druckluft vom Vorratsluftbehälter 4 zum Bremszylinder 5 in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen den Drücken in der Hauptluftleitung 7 bzw. der daran angeschlossenen Kammer 8 und in der Steuerkammer 6, ferner während des Bremsenlösens die Entlüftung des Bremszylinders 5 in Abhängigkeit von diesem Druckunterschied.
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Beim Bremsen wird der Druck L in der Hauptluftleitung 7 gesenkt, was zur Folge hat, daß der Druck A in der Steuerkammer 6 überwiegt und ein Ventil zwischen den Kammern 12 und 14 öffnet, so daß Druckluft aus dem Vorratsbehälter 4 über die Leitung 13 durch die Kammer 14 in die Kammer 12 gelangt und darin einen Vorsteuerdruck C v einsteuert, welcher vom jeweiligen Hauptluftleitungsdruck L abhängt. Beim Bremsenlösen wird umgekehrt der Hauptluftleitungsdruck L erhöht, was zur Folge hat, daß ein Ventil zwischen den Kammern 10 und 12 öffnet, so daß Druckluft aus der Kammer 12 durch die Kammer 10 und deren Öffnung 9 in die freie Atmosphäre entweichen kann, also der Vorsteuerdruck C v abhängig vom jeweiligen Hauptluftleitungsdruck L abfällt.
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Der Druckübersetzer 2 wird über die Leitung 11 mit dem Vorsteuerdruck C v beaufschlagt und steuert im Bremszylinder 5 einen Druck C ein, welcher vom jeweiligen Vorsteuerdruck C v abhängt. Beim Bremsen steigt der Vorsteuerdruck C v an, so daß im Druckübersetzer 2 ein Ventil öffnet, welches die vom Vorratsluftbehälter 4 kommende Leitung 16 mit der zum Bremszylinder 5 führenden Leitung 15 in Verbindung setzt. Dieses Ventil schließt, sobald der dem Vorsteuerdruck C v entsprechende Druck C im Bremszylinder 5 erreicht ist. Beim Bremsenlösen fällt der Vorsteuerdruck C v ab, so daß ein Ventil im Druckübersetzer 2 öffnet und den Bremszylinder 5 bzw. dessen Leitung 15 mit der freien Atmosphäre verbindet, um Druckluft entweichen zu lassen, bis der Druck C im Bremszylinder 5 so weit abgefallen ist, daß er dem verminderten VorsteuerdruckC v entspricht.
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Der Druckübersetzer 2 vermittelt zwei unterschiedliche Übersetzungsstufen zwischen dem Vorsteuerdruck C v und dem Bremszylinderdruck C, und zwar eine geringere Druckübersetzung bei leerem Wagen und eine höhere Druckübersetzung bei beladenem Wagen. Dazu ist der Druckübersetzer 2 über die Leitung 17 mit dem Umschaltventil 3 verbunden. Bei leerem Wagen ist die Leitung 17 über das Umschaltventil 3 mit der freien Atmosphäre verbunden, bei beladenem Wagen jedoch über die Leitung 18 mit derjenigen Kammer des Druckübersetzers 2, welche über die Leitung 15 mit dem Bremszylinder 5 in Verbindung steht. Das Umschaltventil 3 setzt also die Leitung 17 wahlweise mit der freien Atmosphäre und dem Bremszylinder 5 in Verbindung. Gesteuert wird das Umschaltventil 3 von dem in der Leitung 19 jeweils herrschenden Steuerdruck T.
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Wie aus Fig. 2 bis 5 ersichtlich, weist das Umschaltventil 3 einen Steuerschieber 20 mit einem in einer Federkammer 21 abgedichtet verschieblichen, größeren Kolben 22 auf, an welchem eine Feder 23 sich über einen Federteller 24 abstützt. Die Feder 23 liegt am anderen Ende an einem zweiten Federteller 25 an, welcher sich auf einer Justierschraube 26 abstützt, die zur Einstellung der Vorspannung der Feder 23 dient. Weiterhin ist die Federkammer 21 über eine Öffnung 27 mit der freien Atmosphäre verbunden und mit einem inneren Ringanschlag 28 für den Kolben 22 versehen.
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Der Steuerschieber 20 weist ferner drei Steuerkolben 30, 31 und 32 geringeren Durchmessers auf, welche in einer Bohrung 33 des Umschaltventils 3 abgedichtet axial verschieblich geführt sind. In den Ringraum zwischen dem Kolben 22 größeren Durchmessers und dem benachbarten Steuerkolben 32 verminderten Durchmessers mündet die Leitung 19. In den Ringraum zwischen den Steuerkolben 30 und 31 mündet die Leitung 18. Der Ringraum zwischen den Steuerkolben 31 und 32 steht über eine Öffnung 34 des Umschaltventils 3 mit der freien Atmosphäre in Verbindung.
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Die Leitung 17 mündet über eine Steuerbohrung 35 an einer solchen Stelle in die Bohrung 33 des Umschaltventils 3, daß sie in der axialen Endstellung des Steuerschiebers 20 gemäß Fig. 2 und 3 über die Öffnung 34 des Umschaltventils 3 mit der freien Atmosphäre in Verbindung steht, in der axialen Endstellung des Steuerschiebers 20 gemäß Fig. 4 jedoch mit der Leitung 18 kommuniziert.
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Der Steuerschieber 20 ist in jeder der beiden axialen Endstellungen gemäß Fig. 2 und 3 bzw. 4 verrastbar. Dazu ist das Umschaltventil 3 mit einem Sperrkolben 36 versehen, welcher in einer zweiten Federkammer 37 abgedichtet axial verschieblich geführt ist, die auf der der ersten Federkammer 21 abgewandten Seite des Umschaltventils 3 vorgesehen ist. Der Sperrkolben 36 ist durch eine Feder 38 gegen einen Ringanschlag 39 belastet, oberhalb dessen die Leitung 11 in das Umschaltventil 3 mündet. Der Sperrkolben 36 wirkt mit dem Ende der Kolbenstange 40 mit dem Steuerschieber 20 zusammen.
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Steuerschieber 20 und Sperrkolben 36 bzw. dessen Kolbenstange 40 sind senkrecht zueinander angeordnet. Die Kolbenstange 40 ist am freien Ende mit einer konischen Spitze 41 versehen, der Steuerschieber 20 an dem benachbarten Ende mit einer Ringnut 42 von entsprechend V-förmigem Querschnitt sowie auf der den Steuerkolben 30, 31 und 32 abgewandten Seite mit einer schrägen Ringfläche 43.
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In Fig. 2 ist die Stellung des Umschaltventils 3 bzw. von dessen Steuerschieber 20 wiedergegeben, welche einem unbeladenen bzw. leeren Wagen entspricht. Der Steuerschieber 20 ist mit dem Kolben 22 durch die Feder 23 gegen die linke Stirnwandung der Federkammer 21 gedrückt, so daß die Leitung 17 über die Öffnung 34 mit der freien Atmosphäre kommuniziert. Die Bremse ist gelöst, so daß der Sperrkolben 36 durch die Feder 38 gegen den Ringanschlag 39 gedrückt wird.
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Beim Bremsen baut sich der Vorsteuerdruck C v auf, welcher über die Leitung 11 den Sperrkolben 36 entgegen der Wirkung der Feder 38 verschiebt, so daß die konische Spitze 41 der Kolbenstange 40 in die Ringnut 42 eintritt, wie aus Fig. 3 ersichtlich. Der Steuerschieber 20 ist damit in der in der Zeichnung linken axialen Endstellung mechanisch fixiert, und es ist eine definierte Stellung "leer" für das Umschaltventil 3 gewährleistet.
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In Fig. 4 ist das Umschaltventil 3 in der Stellung "beladen" dargestellt, und zwar beim Bremsen. Der Steuerschieber 20 ist durch den Steuerdruck T in der Leitung 19 mit dem Kolben 22 größeren Durchmessers entgegen der Wirkung der Feder 23 gegen den Ringanschlag 28 der Federkammer 21 gedrückt. In dieser rechten axialen Endstellung des Steuerschiebers 20 ist die Leitung 17 von der Öffnung 34 abgeschlossen, um statt dessen mit der Leitung 18 zu kommunizieren, so daß die in der Stellung "leer" entlüftete Kammer des Druckübersetzers 2 nunmehr mit dem Druck C im Bremszylinder beaufschlagt wird. Der Sperrkolben 36 ist durch den Vorsteuerdruck C v auf den Steuerschieber 20 zu verschoben, um mit der konischen Spitze 41 der Kolbenstange 40 an der schrägen Ringfläche 43 anzuliegen und den Steuerschieber 20 in der rechten axialen Endstellung zu fixieren, so daß die Stellung "beladen" des Umschaltventils 3 definiert ist.
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In Fig. 5 ist diejenige Mittelstellung des Steuerschiebers 20 veranschaulicht, in welcher der mittlere Steuerkolben 31 sich gerade über der Steuerbohrung 35 der Leitung 17 befindet. Wird nunmehr eine Bremsung vorgenommen und der Sperrkolben 36 mit dem Vorsteuerdruck C v beaufschlagt, um sich entgegen der Wirkung der Feder 38 auf den Steuerschieber 20 zuzubewegen, dann läuft er mit der konischen Spitze 41 auf die schräge Ringfläche 43 auf und verschiebt den Steuerschieber 20 auf diese Weise vollständig nach rechts in die Stellung gemäß Fig. 4. Dasselbe ist der Fall bei einer solchen Mittelstellung, in welcher der Sperrkolben 36 beim Bremsen mit der Ringnut 42 in Berührung kommen sollte. Er würde dann auf eine der schrägen Flanken dieser Ringnut 42 mit der konischen Spitze 41 auflaufen und den Steuerschieber 20 auf diese Weise in die definierte Axialstellung nach Fig. 3 bewegen.
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Statt durch den Vorsteuerdruck C v könnte der Sperrkolben 36 auch durch den Bremszylinder C beaufschlagt werden.
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In jedem Fall ist gewährleistet, daß das Umschaltventil 3 bzw. dessen Steuerschieber 20 bei einem Bremsen stets in eine von zwei definierten Stellungen gebracht wird und darin während des Bremsens auch gehalten bleibt, selbst wenn der Steuerdruck T den Steuerschieber 20 entgegen der Wirkung der Feder 23 nicht in die rechte axiale Endstellung gemäß Fig. 4 bewegt haben sollte, sondern beispielsweise lediglich in die Stellung gemäß Fig. 5. Ferner ist ausgeschlossen, daß das Umschaltventil 3 und damit der Druckübersetzer 2 während eines Bremsens umschaltet, selbst wenn der Steuerdruck T sich während dieses Bremsens ändern sollte.