DE2556925B2

DE2556925B2 - Steuergeraet fuer eine elektropneumatisch betaetigbare, mehrstuftige bremse, insbesondere federspeicherbremse fuer schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE2556925B2
Application number: DE19752556925
Authority: DE
Inventors: Heinz Zürich Deutsch (Schweiz)
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1975-01-30
Filing date: 1975-12-17
Publication date: 1977-08-11
Also published as: BE837715A; CS186730B2; NL7600232A; NO147208C; AU1007076A; PL105877B1; NO147208B; CH588370A5; AT337776B; NO760286L; DE2556925C3; GB1519790A; ATA11676A; FR2299198B1; NL172424C; IT1054468B; DE2556925A1; TR19291A; FR2299198A1; NL172424B

Description

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Die Erfindung betrifft ein Steuergerät für eine elektropneumatisch betätigbare, mehrstufige Bremse, insbesondere Federspeicherbremse für Schienenfahrzeuge, mit lastabhängigem Druckregler, der einerseits über umschaltbare Magnetventile an ein mehrstufiges Steuerventil angeschlossen ist, dessen Steuerkolben j₅ zur Aussteuerung eine in bezug auf die Fahrzeuglast umgekehrt proportionalen Druckes im Bremslösezustand pneumatisch belastet sind.

Bei einem bekannten Steuergerät dieser Art (CH-PS 535150) ist außer dem lastabhängigen Druckregler noch ein Druckumwandler notwendig, der als Zweidruckorgan ausgebildet ist. Ein vom Druckregler umgekehrt proportional zum Beladungszustand ausgesteuerter lastabhängiger Vordruck bewirkt durch Beaufschlagen des Druckumwandlers die Aussteuerung eines Steuerdruckes umgekehrt proportional zum lastabhängigen Vordruck, d. h. direkt proportional zum Beladungszustand. Der lastabhängige Vordruck und der Steuerdruck beaufschlagen gleichwirkend eine Differentialkolbenanordnung, d. h. ein mehstufiges Steuerventil, deren Differer.tialkolben gleichsinnig elektropneumatisch aussteuerbar sind. Vordruck und Steuerdruck bestimmen gemeinsam die Höhe des Lösedruckes bzw. das Maß der stufenweisen Druckabsenkung.

Dieses bekannte Steuergerät hat den Nachteil, daß bei einer Vollbremsung die Magnetventile den auf die Differentialkolben wirkenden Druck auf Null absenken. Um bei leerem Fahrzeug ein Überbremsen zu vermeiden, ist es daher - wie oben ausgeführt wurde - notwendig, die Differentialkolbenanordnung, d. h. das Steuerventil vom Vordruck und vom Steuerdruck gleichwirkend zu beaufschlagen.

Der Erfindung liegt als Aufgabe die Schaffung eines Steuergerätes zugrunde, das diesen Nachteil nicht aufweist und bei dem daher ein Druckumwandler zum Erzeugen eines Vordruckes nicht notwendig ist, wodurch auch das Steuerventil, d. h. die Differentialkolbenanordnung nur vom Steuerdruck beaufschlagt wird und daher wesentlich einfacher aufgebaut sein kann.

Das erfindungsgemäße Steuergerät ist zur Lösung der Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetventile als Zweiwegeventile andererseits an die Speiseleitung angeschlossen sind.

Die Erfindung ist an Hand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine"schematische Darstellung eines Steuergerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Steuergerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.

Das Steuergerät gemäß Fig. 1 weist ein Steuerventil 10 auf, drei Magnetventile 11,12 und 13 und einen lastabhängigen Druckregler 14. An das Steuergerät ist einerseits eine Speiseleitung 15, eine Bremsleitung 16 und eine Laststeuerleitung 17 angeschlossen. Über die Bremsleitung 16 ist ein Bremszylinder 18 mit dem Steuergerät verbunden. Im Bremszylinder 18 befindet sich eine Speicherfeder 19, welche bei entlüftetem Bremszylinder 18 die volle Bremskraft erzeugt. Diese Speicherfeder 19 stützt sich einerseits am Boden des Bremszylinders 18 und andererseits am Bremskolben 20 ab. Die Speiseleitung 15 ist über einen Druckbegrenzer 21 an eine nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossen. Die Laststeuerleitung 17 ist entweder an eine nicht dargestellte Luftfeder oder ein nicht dargestelltes Wegeventil angeschlossen, welche einen lastabhängigen Druck erzeugen, der direkt proportional zur Fahrzeugbelastung ist.

Das Steuerventil 10 des Steuergerätes weist drei Steuerkolben 22, 23 und 24 auf. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind diese drei Kolben verschieden groß. Der mittlere Kolben 23 ist doppelt so groß wie der obere Kolben 22 und halb so groß wie der untere Kolben 24, oder mit anderen Worten, wenn die Summe der drei Kolbenflächen mit F bezeichnet wird, so ist die Fläche des Kolbens 22 V₇ F, die Fläche des Kolbens 23 V₇ Fund die Fläche des Kolbens 24 V₇ F. Diese drei Kolben 22,23 und 24 sind an einer Kolbenstange 25 befestigt, welche am unteren Ende einen rohrförmigen Ventilstößel 26 aufweist, der sich auf einem Ventilteller 27 abstützt. Dieser Ventilteller 27 wird durch eine Ventilfeder 28 gegen den ortsfesten Ventilsitz 29 des Ventilgehäuses 30 gedrückt und

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trennt in dieser Lage zwei Ventilkammern 31 und 32 voneinander ab. Die Kammer 31 ist über die Bremsleitung 16 an den Bremszylinder 18 angeschlossen, und die Kammer 32 ist über die Speiseleitung 15 und über den Druckbegrenzer 21 an die nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossen. Jeder der drei Stcuerkolben 22, 23 und 24 befindet sich zwischen je zwei Steuerkammern 33, 34 bzw. 35, 36 bzw. 37, 38. Die Steuerkammer 33 des oberen Steuerkolbens 22 ist an das erste Magnetventil 13, die Steuerkammer 35 des mittleren Steuerkolbens 23 ist an das zweite Mapnetventil 12 und die Steuerkammer 37 des unteren Steuerkolbens 24 ist an das dritte Magnetventil 11 angeschlossen. Die Steuerkammern 34, 36 und 38 sind mit der Atmosphäre verbunden. Zwischen der Ventilkammer 31 und der Steuerkammer 38 befindet sich noch ein Steuerkolben 26a, der ebenfalls an der Kolbenstange 25 befestigt ist.

Jedes der drei Magnetventile 11, 12 und 13 weist einen Ventilteller 39 bzw. 40 bzw. 41 auf. Jeder dieser Ventilteller 39, 40 und 41 trennt eine obere Ventilkammer 42 bzw. 43 bzw. 44 von einer unteren Ventilkammer 45 bzw. 46 bzw. 47 ab. Die oberen drei Ventilkammern 42,43 und 44 sind über die Speiseleitung 15 und den Druckbegrenzer 21 an die nicht dargestellte Druckluftquelle angeschlossen. Die unteren drei Ventilkammern 45, 46 und 47 sind über Leitungen 48 an eine Reglerkammer 49 des lastabhängigen Druckreglers 14 angeschlossen. Die drei Magnetventile 11,12 und 13 weisen je einen Anker 50 auf, der in üblicher Weise eine elektrische Betätigung der Ventilteller 39, 40 bzw. 41 ermöglicht. Werden die Magnetventile 11, 12 und 13 erregt, so werden die Ventilteller 39, 40 bzw. 41 entgegen der Kraft von Federn 51 angehoben. Sind die Magnetventile 11,12 und 13 nicht erregt, so befinden sich die Ventilteller 39, 40 bzw. 41 in der dargestellten Lage. In dieser Lage- kann Druckluft aus der Speiseleitung 15 in die Steuerkammern 33, 35 und 37 des Steuerventils 10 gelangen. Sind die Magnetventile 11,12 und 13 erregt und die Ventilteller 39, 40 bzw. 41 angehoben, dann kann Druckluft aus der Reglerkammer 49 des Druckreglers 14 in die Steuerkammern 33, 35 bzw. 37 des Steuerventils 10 gelangen.

Der Druckregler 14 weist zwei Reglerkolben 52 und 53 auf. Der obere Reglerkollben 52 trennt die erwähnte Reglerkammer 49 von einer mit der Atmosphäre verbundenen Kammer 54 ab. Der untere Reglerkolben 53 trennt eine obere, mk der Laststeuerleitung 17 verbundene Kammer 55 von einer mit der Atmosphäre verbundenen Kammer 56 ab. Der untere Reglerkolben 53 ist durch eine Feder 63 belastet, welche den Reglerkolben 53 um so stärker anhebt, je kleiner die Fahrzeugbelastung ist, und je kleiner der Druck in der Laststeuerleitung 17 und in der Kammer 55 ist. Die beiden Reglerkolben S'.l und 53 sind über eine Kolbenstange 57 miteinander verbunden, welche am oberen Ende hohl ist und zum Betätigen eines Ventiltellers 58 dient. Der Ventilteller 58 trennt in der dargestellten Lage die erwähnite Kammer 49 von einer Ventilkammer 59 ab, die an die Speiseleitung 15 angeschlossen ist. Eine Ventilfeder 60 hat das Bestreben, den Ventilteller 58 auf einen Ventilsitz 61 des Ventilgehäuses 62 zu drücken.

Beim Steuergerät gemäß Fig. 2 sind entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie in Fig. 1 bezeichnet. Dieses zweite Ausführungsbeispiel des Steuereerätes unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel durch folgende Merkmale:

Das Steuerventil 10 enthält einen zusätzlichen Steuerkolben 64, der zwei Steuerkammern 65 und 66 voneinander trennt. Außerdem ist ein weiteres Magnetventil 67 vorhanden, das einen Ventilteller 68 aufweist, der eine obere Ventilkammer 69 von einer unteren Ventilkammer 70 trennt. Die obere Vsntilkammer 69 ist über die Speiseleitung 15 und den Druckbegrenzer 21 an die nicht dargestellte Druck-

lc luftleitung angeschlossen. Die untere Ventilkammer ist mit der Atmosphäre verbunden. Das Magnetventil 67 weist ebenfalls einen Anker 50 auf, der in üblicher Weise eine elektrische Betätigung des Ventiltellers 68 ermöglicht. Wird das Magnetventil 67 er-

!5 regt, so wird der Ventilteller 68 angehoben und die Steuerkammer 66 des Steuerventils 10 vollständig entlüftet. Ist das Magnetventil 67 nicht erregt, kann Druckluft aus der Speiseleitung 15 in die Steuerkammer 66 des Steuerventils gelangen.

so Die Wirkungsweise der beiden Ausführungsbeispiele ist im wesentlichen gleich und soll daher gemeinsam beschrieben werden. Auf die Unterschiede wird am Schluß hingewiesen.

1. Zum vollständigen Lösen der Bremse muß der Strom für die Magnetventile 11,12 und 13 ausgeschaltet werden. Dadurch gelangt Druckluft aus der Speiseleitung 15 in die Steuerkammern 33, 35 und 37 des Steuerventils 10 und der Ventilteller 27 wird vom Ventilsitz 29 abgehoben; dadurch gelangt Druckluft aus der Ventilkammer 32 in dem Bremszylinder 18 und verschiebt den Kolben 20 entgegen der Kraft der Speicherfeder 19 in seine Löselage.

2. Für eine Vollbremsung muß der Strom für die Magnetventile 11, 12 und 13 eingeschaltet werden. Dadurch wird die Kammer 49 des Druckreglers 14 mit den Steuerkammern 33, 35 und des Steuerventils 10 verbunden, und in diesen herrscht lastabhängiger Regeldruck. Dieser Druck ist um so kleiner, je höher das Fahrzeug belastet ist.

a) Bei vollständig beladenem Fahrzeug herrscht in der Laststeuerleitung 17 maximaler Druck, der ausreicht, den Reglerkolben 53 entgegen der Kraft der Feder 63

vollständig nach unten zu drücken. Der Ventilteller 58 liegt dann auf dem Sitz 61 auf und das obere Ende der Kolbenstange 52 berührt den Ventilteller 58 nicht mehr.

Die Luft aus der Kammer 49 kann somit

durch das hohle obere Ende der Kolbenstange 57 und die Kammer 54 in die Atmosphäre entweichen. Dabei wird auch der Druck in den Kammern 33,35 und 37 vollständig abgesenkt. Falls im Bremszylinder 18 noch Druckluft vorhanden war, drückt diese in der Kammer 31 gegen den Kolben 26a, so daß sich der Ventilstößel 26 vom Ventilteller 27 abhebt und die Luft aus dem Bremszylinder 18 durch die Leitung 16, die

Kammer 31, den hohlen Ventilstößel 26 und die Kammer 38 in die Atmosphäre entweichen kann.

b) Bei vollständig entladenem Fahrzeug herrscht in der Laststeuerleitung 17 minimaler Druck. Die Feder 63 ist daher in der Lage, den Reglerkolben 53 nach oben zu drücken. Der Ventilteller 58 wird daher

vom Ventilsitz abgehoben. In die Kammer 49 strömt so lange Druckluft aus der Kammer 59, bis der in der Kammer 49 herrschende Druck, der auf den Reglerkolben 52 wirkt, in der Lage ist, den Druckregler 14 in eine Abschlußlage zu bringen. Derselbe Druck wie in der Kammer 49 herrscht bei Vollbremsung auch in den Steuerkammern 33,35 und 37, und ein entsprechender Druck stellt sich somit auch im Bremszylinder 18 ein. Die Bremskraft ist daher bei leerem Fahrzeug entsprechend kleiner als bei vollem Fahrzeug.

3. Bei teilweise beladenem Fahrzeug ist die Bremskraft immer proportional zur Belastung des Fahrzeuges.

Wird nur das Magnetventil 13 eingeschaltet, so erreicht die Bremskraft nur V₇ der Vollbremsung. Es sind sieben Bremsstufen möglich, nämlich

Ventil 13
Ventil 12
Ventil 13
Ventil 11
Ventil 11
Ventil 11
Ventil 11

+ 12

13
12
12

+ 13

Stufe 1 Stufe 2 Stufe 3 Stufe 4 Stufe 5 Stufe 6 Stufe 7

Um das Anbremsen zu erleichtern, ist gemäß Fig. 2

ίο noch ein viertes Magnetventil 67 vorhanden. Wird dieses Magnetventil 67 eingeschaltet, so sinkt der Druck in der Steuerkammer 66 des Steuerventils 10 auf Atmosphärendruck ab, wodurch unabhängig von der Fahrzeugbelastung und von der Bremsstufe Anbremskraft entsteht, da entsprechend der Absenkung des Druckes in der Steuerkammer 66 auch der Druck im Bremszylinder 18 absinkt und die Speicherfeder 19 eine gewisse Bremskraft erzeugen kann. Dieses Anbremsen ist besonders bei leeren Fahrzeugen und

ao niedriger Bremsstufe von Bedeutung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuergerät für eine elektropneumatisch betätigbarc, mehrstufige Bremse, insbesondere Federspeicherbremse für Schienenfahrzeuge, mit lastabhängigem Druckregler, der einerseits über umschaltbare Magnetventile an ein mehrstufiges Steuerventil angeschlossen ist, dessen Steuerkolben zur Aussteuerung eines in bezug auf die Fahr- . zeuglast umgekehrt proportionalen Druckes im Bremslösezustand pneumatisch belastet sind, dadurch gekennzeichnet,daß die Magnetventile (11, 12 und 13) als Zweiwegeventile andererseits an eine Speiseleitung (15) angeschlossen sind.

2. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abbremsen ein weiteres umschaltbares Magnetventil (67) angeordnet ist, das in seiner einen Lage das Steuerventil (10) mit der Speiseleitung (15) und in seiner anderen Lage ao mit der Atmosphäre verbindet.

3. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (14) ein Doppelsitzventil (48, 58, 59) aufweist, das mit zwei Betätigungskolben (52 und 53) wirkverbunden ist, die entgegen der Kraft einer Feder (63) vom Druck in einer Laststeuerleitung (17) sowie vom Lastregeldruck belastet sind, wobei dieser Lastregeldruck umgekehrt proportional zur Fahrzeugbelastung ist.

4. Steuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil (10) drei verschieden große Kolben (22, 23 und 24) aufweist, von denen der zweite Kolben (23) doppelt so groß ist wie der erste (22) und halb so groß wie der dritte Kolben (24) ist, wobei die drei Kolben einerseits sowohl vom Speiseleitungsdruck als auch vom Lastregeldruck und andererseits vom Atmosphärendruck beaufschlagbar sind.

5. Steuergerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerventil einen vierten Kolben (26a) aufweist, der einerseits vom Druck im Bremszylinder (18) und andererseits vom Atmosphärendruck beaufschlagbar ist.