DE2551618A1

DE2551618A1 - Federspeicherzylinder

Info

Publication number: DE2551618A1
Application number: DE19752551618
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Furtner; Bernd Dipl Ing Wosegien
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1975-11-18
Filing date: 1975-11-18
Publication date: 1977-06-02
Also published as: SE7612845L; DE2551618C2; FR2332461B1; FR2332461A1

Description

München, den 17.9.1975»

TPH-mt/eh

-1286-

GmbH ÜÜOO München 40 Moosacher Straße 80

.federspeicherzylinder

Die Erfindung betrifft einen .Federspeicherzylinder, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einem vom Lösedruck entgegen der J'raft einer Speicherfeder beaufschlagbaren Federspeicherkolben und mit einer Kolbenstange.

Bremseinrichtungen der eingangs genannten Art eignen sich neben Handbremseinrichtungen wegen ihrer zeitlich praktisch unbegrenzt langen Zuspannwirkung besser als druckluftbeaufschlagte Bremszylinder für eine Benutzung als Feststellbremse. Weben diesem, die Dauer des ungeschmälerten Bremszustandes betreffenden, vorhandenen vorteilhaften Merkmal des Federspeicherzylinders, ist aus betrieblichen Gründen zusätzlich auch eine Erhöhung der Kolbenstangenkräfte dieser Einrichtungen wünschenswert.

Eine solche Notwendigkeit kann dann gegeben sein, wenn die Betriebsbremse, die z.B., wie bei Nahverkehrszügen, als elektrische Bremse ausgebildet ist, versagt und durch eine

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andere Bremse sofort ersetzt werden muß, wozu dann die als Federspeicherzylinder ausgebildete Feststellbremse in Frage kommt. Hierbei wird erwartet, daß eventuell unter Inkaufnahme übermäßiger Erwärmung der Bremsscheibe der Feststellbremse, letztere einen Notfahrbetrieb des betroffenen Fahrzeuges für eine begrenzte Zeit aufrechtzuerhalten gestattet. Dies bedeutet, wegen der dabei geforderten unveränderten Bremswege, daß die normalerweise von der Betriebsbremse getragene Bremslast vollkommen von der Bremswirkung des Federspeicherzylinders aufgebracht werden muß.

Bei Federspeicherzylindern der eingangs genannten Art hängt deren Kolbenstangenkraft, abgesehen von Reibungsverlusten in den Übertragungsgliedern, von der Kraft der Speicherfeder ab. Die Größe dieser Kraft ist von der betrieblich aufbringbaren Lösekraft (Losedruek ^l!e^M) d.h.. der zum Spannen der Speicherfeder zur Verfügung stellbaren Kraft abhängig. Die Lösekraft ist das Produkt von LöselTiftdruck ^Mc^w und beaufschlagter Kolbenfläche F Da beide Größen in der Praxis nicht beliebig groß zu gestalten sind, bestehen für ein Heraufsetzen der Lösekraft und damit der von der Speicherfeder später abgeb- ■if-ireh. Kraft Grenzen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht nun darin, einen Federspeicherzylinder der eingangs genannten

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Art derart auszustotton, <iaß eine wesentliche Verstärkung der seitens der Kolbenstange abgegebenen Kraft erreicht wird, ohne daß ein stärkerer Lösedruck, eine größere Kolbenfläche und - wenigstens bei bestimmten Ausführungsformen - eine stärkere Speicherfeder erforderlich ist. Andererseits soll durch den Gegenstand der Erfindung eine Verringerung des Lösedruckes möglich sein, ohne daß eine Verminderung der Kolbenstangenkraft eintritt. Bei der Ausgestaltung einejs solchen Feder Speicherzylinders ist aufgabengemäß eine Einhaltung bisher üblicher Abmessungen bzw. keine wesentliche Überschreitung dieser zu befolgen, wobei eine Änderung der bisherigen Eingliederungsmöglichkeiten des Federspeicherzylinders in den Rahmen der übrigen Bremseinrichtung ausgeschlossen ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Federspeicherkolben und Kolbenstange mittels eines an sich bekannten Hebelgetriebes zur Kraftübersetzung miteinander gekoppelt sind.

Bei einem Federspeicherzylinder, dessen Federspeicherkolben einen vom Lösedruck beaufschlagbaren Kolbenteil und einen von diesem räumlich getrennten, von der i3peicherfeder beaufschlagten Federtellerteil aufweist, ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn das Hebelgetriebe das Kolbenteil mit dem Federtellerteil koppelt

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und daß die Kolbenstange mit dem Federtellerteil verbunden ist, und wenn nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal das Hebelgetriebe unmittelbar das Kolbenteil mit der Kolbenstange koppelt und wenn die Kolbenstange mit dem Federtellerteil verbunden ist.

Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform ist es zweckmäßig, wenn das Kolbenteil und das Feder— tellerteil durch einen Stößel miteinander verbunden sind und wenn das Hebelgetriebe das Federtellerteil mit der Kolbenstange koppelt.

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen entnehmbar.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis Fig. 8 Jeweils einen Längsschnitt

eines Federspeicherzylinders nach den Ausführungsbeispielen der Erfindung in vereinfachter schematischer Form.

Da die in den Fig. 1 bis 8 dargestellten Ausführungsbeispiele, abgesehen von einigen wenigen zusätzlichen Teilen, die zu gegebener Zeit genannt werden, durchwegs gleichartige und daher mit gleichen Bezugszeichen ver-

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sehene Teile aufweisen, geht ^i e i'igurenbeschreibung nicht auf die Einzelheiten jedes Beispieles ein, sondern überläßt dieser den anschließenden Punktionsbeschreibungen.

Grundsätzlich weist der Federspeicherzylinder ein Zylindergehäuse 2, einen Gehäusedeckel 3 mit einer Innenwand 4 und einen Zylinderboden 6 auf. Im Zylindergehäuse 2 sind untergebracht: Ein verschieblich.es Kolbenteil 8, eine Speicherfeder 10 und eine Kolbenstange 12, die an ihrem ins Freie ragenden Ende eine Anlenkung 14 für ein Hebelgetriebe 16 besitzt. Über einen Anschluß 18 ist einem druckbeaufschlagbarem Raum 20 der Bremslösedruck "c" zuführbar. Die Speicherfeder 10 liegt in einem Federraum 22. Das Hebelgetriebe 16 weist an den Enden seiner einzelnen Hebel gleit- oder rollfähige Ausbildungen auf, die an entsprechenden Abstützungsstellen 24, 24» bzw. 26, 26« jeweils _zur Anlage kommen.

Die luftdichte Durchführung der Kolbenstange 12 im Gehäusedeckel 4 ist durch eine erste Dichtung 28 und die Durchführung durch den Kolbenteil 8 (Fig. 3» 7» 8) darch eine zweite Dichtung 30 sichergestellt.

In der 'e'ig. 2 ist dargestellt, wie die Abstützungsstellen Pö, ?6' für die eine Seite des Hebelgetriebes 16 an einer festen 'lehäusetrennwand 32 ausgebildet sind. In der

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Fig. 2, 6, 7 und 8 ist die Kolbenstange unmittelbar mit einem Federtellerteil J>4 verbunden, während in Pig. 5 der Federtellerteil 34 über einen Stößel 36 mit dem Kolbenteil 8 verbunden ist.

Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2, 5» 6, 7 und 8 ist neben dem druckbeaufschlagbaren Raum (20) und dem Federraum (22) noch ein neutraler Raum (40) ausgebildet.

Die Kolbenstange 12 trägt an ihrem freien, aus dem Gehäuse 2 ragenden Ende eine Bolzenaufnahme 38 zur "Verbindung mit nicht dargestellten Bremsbetätigungsgliedern.

Bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele sind zum einen die Ausführungsformen zusammengefaßt, bei denen nach dem Absenken eines konstanten Lösedruckes c seitens der Speicherfeder eine um das Übersetzungsverhältnis i des Hebelgetriebes höhere Kolbenstangenkraft erreicht wird, zum anderen die Ausführungsbeispiele zusammengefaßt, bei denen die Kraft des gleich hohen Lösedruckes unmittelbar mittels des Übersetzungsgetriebes eine um das Übersetzungsverhältnis stärkere Speicherfeder zu spannen vermag. Im letzteren Fall ist es jedoch möglich, mit·einem geringeren Lösedruck eine Speicherfeder mit der Größe der in den ersteren Ausführungsbeispielen benutzten, geringeren Federkraft zu spannen·

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- r-

Die Ausführungsbeispiele, in denen die Kraft des Lösedruckes c gleich der Kraft P_f der Speicherfeder ist, sind in den Fig. 1, 3» 4- und 5 dargestellt. Der über den Anschluß 18 dem druckbeaufschlagbaren Kaum 20 zugeführte Lösedruck c vermag mittels des Kolbenteiles 8, bzw. wie in Fig. 5 mittels Kolbenteil 8 und Federtellerteil 34-die Speicherfeder 32 zu spannen. So lange diese Beaufschlagung des Kolbenteiles 8 mit dem Lösedruck aufrechterhalten wird, bleibt die Speicherfeder 10 unter Spannung. Die bisher beschriebene Funktion ist die normale, bekannte Wirkungsweise eines Federspeicherzylinders.

Wird nun zum Einleiten eines Bremsvorganges der Lösedruck c gesenkt, ist die der Kolbenstange 12 über das Hebegetriebe 16 zugeführte Kraft K, erfindungsgemäß gleich der um das Übersetzungsverhältnis i des Hebelgetriebes 16 verstärkten Speicherfederkraft P_f.

In einer Formel ausgedrückt herrschen also folgende Zusammenhänge:

(a) K_k = P_f χ i,

wobei mit der wirksamen Kolbenfläche F

(b)	^Pf	= C X	*	,"' X
	und	damit
(c)	lL·	= CX
	ist

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Bei diesen Aus riihrungsbei spielen ergeben sich folgende Vorteile:

Bei einer relativ kleinen beaufschlagbaren Kolbenfläche P können mit einer relativ kleinen Speicherfeder große Kolbenstangenkräfte K erzeugt werden. Daher ist eine kompakte Bauweise, besonders bei Verwendung einer Tonnenspeicherfeder möglich.

Die Kolbenstangenkräfte K, sind variabel durch die Wahl des entsprechenden Übersetzungsverhältnisses i, obwohl der vorgegebene Lösedruck konstant gehalten werden kann.

Ausführungsbeispiele der zweiten Gruppe sind in den Ug. 2, 6, 7 und 8 dargestellt. Hierbei vermag bei Beaufschlagung des die Fläche P aufweisenden Kolbenteiles 8 über das an diesem abgestützte, übersetzende Hebelgetriebe 16 der Lösedruck c eine seine Kraft um das Übersetzungsverhältnis i übersteigende Speicherfeder mit der Kraft P» zu spannen. Wird dieser Lösedruck nun abgesenkt, um eine Bremsung zu bewirken, überträgt diese stärker dimensionierte Speicherfeder, ohne Mitwirkung des Hebelgetriebes, über das Federtellerteil ihre Kraft P_f auf die die Kraft K, ausübende Kolbenstange. Es gilt: .

(a) K_k - P

Cb) Pf. ■--- c χ F₀ χ i

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AS

Bei den Beispielen nach der zweiten Ausführungsform bieten sich folgende Vorteile an:

Bei einem Versagen des Übersetzungsgetriebes 16 ist noch die volle Fede-u-Bpeicherzylinderkraft von der Kolbenstange 12 abnehmbar.

Bei einer vorgegebenen Federspeicherkraft P- liegt die Kolbenstangenkraft K, fest.

Durch die Wahl der Übersetzung i ist es möglich, bei Einhaltung eines vorgegebenen Lösedruckes c und konstanter Kolbenfläche F die Kraft zum Spannen einer den jeweiligen Erfordernissen angepaßten, stärkeren Speicherfeder P~ aufzubringen.

Stehen jedoch nur geringere Lösedrücke c als üblich zur Verfugung, so braucht auf Kolbenstangenkräfte K·^ mit üblicher Stärke nicht verzichtet zu werden.

Selbstverständlich gestatten die beschriebenen Ausführungsbeispiele die Eingliederung einer Gestängenachstelleinrichtung zur Einhaltung des Lösespieles.

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Claims

München, den T/. ).197^r>

TF11-mt-ro

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PATENTANSPRÜCHE

!federspeicherzylinder, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einem vom l.ösedruck entgegen der Kraft einer Speichepfeder beaufschlagbaren Federspeicherkolben und mit einer Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, daß Federspeicherkolben und Kolbenstange mittels eines an sich bekannten Hebelgetriebes zur Kraftübersetzung miteinander gekoppelt sind.
2. Federspeicherzylinder nach Anspruch 1, wobei der Federspeicherkolben einen vom Lösedruck beaufschlagbaren Kolbenteil und einen von diesem räumlich getrennten, von der Speicherfeder beaufschlagten Federtellerteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelgetriebe (16) das Kolbenteil (8) mit dem Federtellerteil (3^) koppelt und daß die Kolbenstange (12) mit dem Federtellerteil (34) verbunden ist.
3· Federspeicherzylinder nach Anspi'uch 1, wobei der i.^flederspeicherkolben einen vom Lösedruck beaufschlagbaren Kolbenteil ind einen von diesem räumlich getrennten, von der Speicherfeder beaufschlagten Federtellerteil aufweist, ia-lurch gekennzeichnet, daß das Hebelgetriebe (It-) armn ttelbar das Kolbenteil (8) mit der Kolbenstange ('O tcoppelt und daß die Kolbenstange (12)

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mit dem Federtellerteil (34) verbunden, ist.
4. Federspeicherzylinder nach Anspruch 1, wobei der Federspeicherkolben einen vom Lösedruck beaufschlagbaren Kolbenteil und einen von diesem räumlich getrennten, von der Speicherfeder beaufschlagten Federtellerteil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenteil (8) und das Pedertellerteil (34) durch einen Stößel (36) miteinander verbunden sind und daß das Hebelgetriebe (16) das Federtellerteil mit der Kolbenstange (12) koppelt.
5- Federspeicherzylinder nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Zylinderboden (6) den druckbeaufschlagbaren Raum (20) bildende Kolbenteil (8) aul' seiner Rückseite die erste Abstützung (24) des in an sich bekannter Weise seine Anlenkung (14) am Ende der Kolbenstange (12) aufweisenden Hebelgetriebes (16) bildet und daß dessen zweite Abstützung (26) an einer gehäusefesten Trennwand (32) ausgebildet ist, welche rückseitig mit dem Gehäusedeckel (3) einen von der Kolbenstange (12) durchgriffenen Eederraum (22) umschließt und daß die Innenwand (4) des Gebäudedecke Is (3) sowie ein auf der Kolbenstange (12) festangeordneter Federtellerteil (34) die Abstütztingsstellen für ' beide Enden der Speicherfeder (10) bilden.

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6. Federspeicherzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das am Ende der den Gehäusedeckel

(3) luftdicht durchstoßenden Kolbenstange (12) in bekannter Weise seine Anlenkung (14) aufweisende Hebelgetriebe (16) seine erste Abstützung (26) an der den beaufschlagbaren Raum (20) umfassenden Innenwand

(4) des Gehäusedeckels (3) und seine zweite Abstützung (24) an der diesem druckbeaufschlagbaren Raum (20) zugewandten Seite des verscbieblichen Kolbenteiles

(8) ausgebildet ist und daß zwischen der Rückseite dieses Kolbenteiles (8) und dem Zylinderboden (6) die Speicherfeder (10) abgestützt ist.
7. Federspeicherzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das am Ende der Kolbenstange (12) in an sich bekannter Weise seine Anlenkung (14) aufweisende Hebelgetriebe (16) in dem zwischen Zylinderboden (6) und Kolbenteil (8) liegenden, die Speicherfeder (10) abstützenden Federraum (22) seine beiden At)Stützungen (26, 24) findet und daß das freie Ende der Kolbenstange (12) sowohl den Kolbenteil (8) als -iuch den mit diesem den druckbeaufschlagbaren Raum νI¹O) bildenden Gehäusedeckel (3) jeweils luftdicht vorschieblich durchgreift.
8. Federspeicherzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem zylinderbodenseitigen

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Abschnitt verschiebliche Kolbenteil (8) an der der bodenseitig abgewandten, druckbeaufschlagbaren Seite einen eine den druckbeaufschlagbaren Raum (20) bildende Gehäusetrennwand (32) luftdicht verschieblich durchstoßenden Stößel (36) aufweist, dessen freies, die Speicherfeder (10) durchgreifendes Ende einen die Speicherfeder (10) hintergreifenden Federtellerteil (34-) trägt, dessen Rückseite sowie die dieser gegenüberliegende, den neutralen Raum (4-0) umschließende Innenwand (4) des Gehäusedeckels (3) die Abstützungen (26,24) für das in an sich bekannter Weise seine Anlenkung (14-) an dem in diesen neutralen Raum (40) von außen durch den Gehäusedeckel (3) verschieblich hineinragenden Ende der Kolbenstange (12) aufweisende Hebelgetriebe (16) darstellen.
9· Federspeicherzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkung (14) des Hebelgetriebes (16) an einer im Zylinder annähernd mittig, quer gelegenen Trennwand (32) liegt und seine dem Zylinderboden (6) zugewandte erste Abstützung (24) an der einen Seite des Kolbenteiles (8) liegt, dessen andere Seite mit dem Zylinderboden (6) den druckbeaufschlagbaren Raum (20) bildet, daß die zweite Abstützung (26) des Hebelgetriebes (16) an der der Trennwand (32) zugewandten Seite des im Zylinder verschieblichen • Federtellerteiles (34) liegt, an dessen Rückseite

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die den Gehäusedeckel (3) durchstoßende Kolbenstange (12) festangesetzt ist, und daß die Speicherfeder (10) in dem Federraum(22) zwischen der Trennwand (32) und dem Federtellerteil (34) angeordnet ist.
10. Federspeicherzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an sich bekannte Anlenkung (14-) des Hebelgetriebes (16) an einem innerhalb des vom Kolbenteil (8) und vom Gehäusedeckel (3) gebildeten druckbeaufschlagbaren Raumes (10) liegenden, den Gehäusedeckel (3) luftdicht durchstoßenden Kolbenstangenabschnitt liegt und daß das Hebelgetriebe (16) seine erste Abstützung (24-) am Kolbenteil (8), seine zweite Abstützung (26) an der Innenwand (4) des Gehäusedeckels (3) aufweist und daß die den Kolbenteil (8) luftdicht durchstoßende Kolbenstange (12) an ihrem Ende den Federteil (34) trägt, zwischen dessen Rückseite und dem Zylinderboden (6) die Speicherfeder (10) abgestützt ist.
11. Federspeicherzylinder nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkung (14) des Hebelgetriebes (16) inmitten einer Verbindungsstelle des Endes der Kolbenstange (12) mit dem Federtellerteil (34) liegt, daß zwischen Zylinderboden (6) und i'edertellerteil (34) die Speicherfeder (10) abgestützt ist, daß das Hebelgetriebe (16) seine erste Abstützung

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(26) am Zylinderboden (b), seine zweite Abstützung an dem von der Kolbenstange (12) luftdicht durchstoßenen Kolbenteil (8) findet und daß der Beaufschlagungsraum (20) vom Kolbenteil (8) und vom Gehäuse (5) umfaßt ist.
12. Federspeicherzylinder nach einem der Torangehenden Ansprüche j dadurch gekeimzeichnet, daß die Speicaerfeder (10) eine Tonnen— oder Tellerfeder ist.

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