DE3427440A1

DE3427440A1 - Hydraulikbremse fuer fahrzeuge, insbesondere schienenfahrzeuge

Info

Publication number: DE3427440A1
Application number: DE19843427440
Authority: DE
Inventors: Winfried 8000 München Hommen; Georg Dipl.-Ing. Stäuble; Tiberius Dipl.-Ing. Wieser
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1984-07-25
Filing date: 1984-07-25
Publication date: 1986-01-30
Also published as: FR2568204B1; FR2568204A1; US4592597A

Description

Hydraulikbremse für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikbremse für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit einer aus einem hydraulischen Speicher gespeisten Bremsregel Ventileinrichtung zum Erstellen eines Bremszylindern zuzuführenden Bremsdruckes, wobei zwischen die Bremsregelventileinrichtung und die Bremszylinder ein Notbremsventil eingeordnet ist, welches in seiner Betriebsstellung die Bremsregelventileinrichtung mit den Bremszylindem verbindet und in seiner Notbremsstellung diese Verbindung unterbricht und den hydraulischen Speicher über einen kalibrierten Durchgang an die Bremszylinder anschließt.

Bei derartigen Hydraulikbremsen besteht die Schwierigkeit, den kalibrierten Durchgang derart zu bemessen, daß einerseits das für Notbremsungen erforderliche, rasche Einbremsen gewährleistet wird, daß andererseits aber während des Bremsvorganges die Stoß- bzw. Ruckbelastung des abzubremsenden Fahrzeuges unter Berücksichtigung gegebenenfalls mit diesem gekuppelter, weiterer Fahrzeuge auf für Fahrgäste zumutbare Werte begrenzt wird.

Die Zeichnungen Fig.l und 2 zeigen Diagramme zum Verdeutlichen dieses Problems. Es ist jeweils der Bremsdruck über der Zeit aufgetragen.

Dem Diagramm nach Fig.l ist eine Hydraulikbremse zugrundegelegt, bei welcher der während Notbremsungen den Bremsdruckanstieg bestimmende, kalibrierte Durchgang relativ groß gewählt ist. Wird bei gelösten Bremsen zum Zeitpunkt 0 das Notbremsventil in seine Notbremsstellung geschaltet, so vergeht eine bestimmte Zeitspanne 0 - A, die sogenannte

Totzeit, während welcher das relativ große Totvolumen des Bremszylinders mit Hydraulikmedium gefüllt wird, und der Kolben im Bremszylinder seinen Leerhub durchfährt, bis mit Erreichen des Zeitpunktes A die Bremsen des Fahrzeuges angelegt sind. Während der

Zeitspanne 0 - A erfolgt daher kein nennenswerter Bremsdruckanstreg.

Nach dem Anlegen der Fahrzeugbremsen bewirkt das weiterhin durch den kalibrierten Durchgang in die Bremszylinder nachströmende Hydraulikmedium, gegebenenfalls unter elastischer Verspannung der Hydraulik- und mechanischen Bremsteile, die Fahrzeugbremsen fest zuzuspannen, wobei ein rascher Bremsdruckanstieg bis zum Zeitpunkt B erfolgt. Zum Zeitpunkt B wird der maximal in die Bremszylinder einsteuerbare Bremsdruck erreicht, dieser kann dem Druck des hydraulichen Speichers oder dem Schaltdruck eines dem hydraulischen Speicher nachgeschalteten, üblichen Druckbegrenzungsventils, welches

gegebenenfalls zusätzlich fahrzeuglastabhängig gesteuert sein kann, entsprechen. Ab Erreichen des maximalen Bremsdruckes zum Zeitpunkt B bleibt der Bremsdruck praktisch konstant.

Dem Diagramm nach Fig.l ist ein relativ großer, kalibrierter Durchgang

zugrundegelegt, wie bereits erwähnt wurde. Dieser große, kalibrierte Durchgang gewährleistet ein relativ rasches Anlegen der Bremsen, so daß die Totzeit 0 - A kurz ist. Außerdem gewährleistet der relativ große, kalibrierte Durchgang einen raschen Bremsdruckanstieg während der Zuspannphase der Fahrzeugbremse, der Druckanstiegsgradient setzt daher sehr plötzlich ein und verläuft sehr steil. Der rasche Übergang und der steile Druckanstiegsgradient ergeben während des E.inbremsvorganges eine hohe Stoß- und Ruckbelastung für das Fahrzeug, welche dessen Insassen nicht zumutbar ist. Bei mehreren, gekuppelten Fahrzeugen besteht dabei zusätzlich die Gefahr, daß die Bremsen der einzelnen Fahrzeuge zu ° geringfügig unterschiedlichen Zeitpunkten ansprechen, wodurch zusätzlich durch Auflauf- oder Zerrvorgänge zwischen den gekuppelten Fahrzeugen Ruck— und Stoßbelastungen verursacht werden.

.Ium Vermeiden der hohen Ruck- und Stoßbelastungen während Notbremsungen liegt es nahe, den kalibrierten Durchgang relativ klein zu wählen, derart, daß nach dem Bremsenanlegen unter Vermeiden eines krassen

Überganges ein allmählicher Bremsdruckanstieg bis zum Erreichen des 5

maximalen Bremsdruckes erfolgt; in Fig.2 ist ein einer derartigen Hydraulikbremse entsprechens Diagramm gezeigt. Es ergeben sich hierdurch geringere Verzögerungsänderungen für das Fahrzeug und unterschiedliche Einbrems-Entwicklungen an miteinander gekuppelten Fahrzeugen führen zu verringerten Bremsunterschieden, insgesamt ergibt

sich hierdurch eine Notbremsung, bei welcher die Stöße und Rucke auf zumutbare Werte begrenzt sind. Aus Fig.2 ist jedoch ersichtlich, daß der enge, kalibrierte Durchgang den Zustrom des Hydraulikmediums in die Bremszylinder derart drosselt, daß eine große Totzeit 0 - A zum Füllen der Bremszylinder zwecks Überwinden des Bremsen-Anlegehubes, also bis

zum Bremsenanlegen, erforderlich ist. Weiterhin ist eine große Zeitspanne A-B erforderlich, während welcher der Bremsdruck bis zum Erreichen des maximalen Bremsdruckes ansteigt. Die volle Bremswirkung setzt also nach einer großen Zeitspanne 0 - B ein, welche für eine Notbremsung mit dem Erfordernis eines raschen Bremsvorganges nicht

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vereinbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hydraulikbremse der eingangs geannten Art derart auszugestalten, daß bei Notbremsungen unter Vermeiden unzumutbarer Stoß-und Ruckbelastungen ein ausreichend rasches Bremsen des Fahrzeuges bis zum Erreichen des maximalen Bremsdruckes gewährleistet wird, wobei zugleich der Bauaufwand für die Hydraulikbremse geringgehalten werden soll.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß in die

Verbindung vom hydraulischen Speicher zum Notbremsventil eine den Bremsdruckgradienten auf stoß- und ruckbegrenztes Einbremsen begrenzende Düse eingeordnet ist, daß die Hydraulikräume zu beiden Seiten der Düse mit beidseitigen Endanschlüssen eines Zylinders in Verbindung stehen, und daß im Zylinder ein Kolben abgedichtet verschieblich gelagert ist, der elastisch in Verschieberichtung zum hydraulikspeicherseitigen Endanschluß hin belastet ist. Das stoß- und

.-uckbegrenzte Einbremsen bedeutet dabei eine Begrenzung der Einbremsvorgänge auf den Fahrzeuginsassen zumutbare Stoß- und Ruckwerte.

Nach der weiteren Erfindung vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten für die Hydraulikbremse sind den Merkmalen der Unteransprüche zu entnehmen.

In den Zeichnungen Fig.3 und 4 ist ein Ausführungsbeispiel für eine

nach der Erfindung ausgebildete Hydraulikbremse verdeutlicht, und zwar zeigt

Fig.3 schematisch den Aufbau der Hydraulikbremse und

Fig.4 ein Diagramm, wobei der Bremsdruck P über der Zeit aufgetragen ist.

Gemäß Fig. 3 führt von einem Hydraulikspeicher 1, welcher von einer nichtdargestellten Hydraulikpumpe aufladbar ist, eine Leitung 2

gegebenenfalls über ein Druckbegrenzungsventil 3, welches nur gestrichelt dargestellt ist, zu einer Bremsregelventileinrichtung 4. Das Druckbegrenzungsventil 3 kann auf einen konstanten Maximal druck eingestellt werden, bei dessen Erreichen es den Durchgang durch die Leitung 2 schließt, es kann jedoch auch fahrzeuglastabhängig derart gesteuert sein, daß es mit steigender Fahrzeugbelastung einen steigenden Maximal druck in die Leitung 2 einzuspeisen erlaubt. Die Bremsregelventileinrichtung 4 ist in nicht dargestellter, üblicher Weise manuell, indirekt mit einem Druckmedium oder elektrisch betätigbar, sie dient dem Einspeisen eines Bremsdruckes in einen

Bremsdruckleitungsabschnitt 5. Der Bremsdruckleitungsabschnitt 5 führt zu einem Notbremsventil 6, welches nach dem Ausführungsbeispiel elektrisch schaltbar ist und welches im erregten Zustand seine Betriebsstellung einnimmt, in welcher es den Bremsdruckleitungsabschnitt 5 mit einem Bremsdruck]eitungsabschnitt verbindet, der zu den nichtdargestellten Bremszylindem führt. In seiner BetriebsstelJung sperrt das Notbremsventil eine Notbremsleitung 8 ■

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von den Bremsdruckleitungsabschnitten 5 und 7 ab. Bei Entregen schaltet das Notbremsventil 6 in seine Notbremsstellung um, in welcher es den Bremsdruckleitungsabschnitt 5 absperrt und die Bremsleitung 8 mit dem

Bremsdruckleitungsabschnitt 7 verbindet; diese Notbremsste]lung ist in 5

Fig.3 dargestellt. Von der Leitung 2 zweigt stromabwärts des gegebenenfalls vorgesehenen Druckbegrenzungsventils 3 eine Leitung 9 ab, welche durch eine relativ kleinquerschnittige Düse 10, der Notbremsdüse, mit der Notbremsleitung 8 in Verbindung steht. Die Hydraulikräume zu beiden Seiten der Düse 10, also die Leitung 9 und die

Notbremsleitung 8, stehen mit beidseitigen Endanschlüssen 11 und 12 eines Zylinders 13 in Verbindung. Im Zylinder 13 befindet sich ein abgedichtet axialverschieblich geführter Kolben 14, der den Innenraum des Zylinders 13 in einen mit dem Endanschluß 1] verbundenen Raum 15 und einem mit dem Endanschluß verbundenen Raum 16 unterteilt. Im Raum

16 befindet sich eine den Kolben 14 in Verschieberichtung zum hydraulikspeicherseitigen Endanschluß 11 hin belastende Feder 17. Seitens des hydraulikspeicherseitigen Anschlusses 11 ist der Kolben 14 durch einen verstellbaren Anschlag abgefangen, dieser Anschlag kann gemäß Fig.3 durch eine abgedichtet verschieblich an der Wandung des " Zylinders 13 geführte Zylinderdeckel 18 ausgebildet sein, gegen welchen einerseits der Kolben 14 unter der Kraft der Feder 17 anlegbar ist und welcher sich andererseits gegen einen einstellbar mit einem Gewindeabschnitt des Zylinders 13 verschraubten Einstellring 19 abstützt.

· ·

Während des normalen Bremsbetriebes mit in Betriebsstellung befindlichem Notbremsventil 6 und miteinander verbundenen Bremsdruckleitungsabschnitten 5 und 7 regelt die Bremsregelventilseinrichtung 4 durch Abgabe entsprechender Bremsdrücke die Bremsvorgänge des Fahrzeuges in üblicher Weise. Die Räume 15 und

sind mit Hydraulikmedium gefüllt, und in den Räumen 15 und 16 herrscht gleich hoher Druck, die Feder 17 hält den Kolben 14 in Anlage am Zylinderdeckel 18.

irfolgt eine Notbremsung, so schaltet das Notbremsventil 6 in seine dargestellte Notbremsstellung und verbindet, wie bereits erwähnt, die Notbretnsleitung 8 mit dem Bremsdruckleitungsabschnitt 7 und damit mit

den Bremszylindern. Bei zuvor gelösten Bremsen sind die Bremszylinder 5

drucklos, aus dem Raum 16 und der Notbremsleitung 8 strömt daher rasch Hydraulikmedium zu den Bremszylindern ab und im Raum 16 und der Notbremsleitung 8 ergibt sich eine gewisse Druckabsenkung. Am Kolben entsteht daher ein Differenzdruck, welcher den Kolben 14 gegen die

Feder 17 hin zu verschieben beginnt. Aus dem hydraulischen Speicher 1 10

strömt Druckmedium durch die Leitung 2, gegebenenfalls das Druckbegrenzungsventil 3, die Leitung 9 und den Endanschluß 11 nahezu ungedrosselt und rasch in den sich vergrößernden Raum 15 ein, wodurch der Kolben 14 weiter zum Endanschluß 12 hin verschoben wird. Aus dem sich durch die Kolbenbewegung verkleinernden Raum 16 wird Druckmedium

rasch durch die Notbremsleitung 8 und den Bremsdruckleitungsabschnitt zu den Bremszylindern hin verdrängt und füllt die Bremszylinder rasch bis zum Erreichen des Bremsenanlegens mit Hydraulikmedium; zu diesem Zeitpunkt erreicht der Kolben 14 seine dem Endanschluß 12 benachbarte Endstellung und beendet seine Bewegung. Während dieser Vorgänge strömt

auch eine geringe Hydraulikmediummenge durch die Düse 10 in die Notbremsleitung 8 ein. Es ist ersichtlich, daß zum Füllen der Bremszylinder bis zum Bremsenanlegen im Füllweg für die Bremszylinder keine Drossel wirksam ist, dieser FüllVorgang bis zum Bremsenanlegen daher sehr rasch erfolgt, wie es im Diagramm nach Fig.4 auch aus der

geringen Zeitspanne zwischen der Zeit 0 zu Beginn der Notbremsung und dem Zeitpunkt A beim Erreichen des Bremsenanlegens ersichtlich ist. Nach Erreichen des Bremsenanlegens bei in seiner dem Endanschluß 12 benachbarten Endstellung verharrenden Kolben 14 vermag weiteres Hydraulikmedium aus dem hydraulischen Speicher 1 nur noch durch die

Düse 10 gedrosselt durch das in seiner Notbremsstellung verharrende Notbremsventil 6 in die Bremszylinder einzuströmen und in den Bremszylindern daher einen nur durch den Querschnitt der Düse 10 bestimmten, allmählichen Bremsdruckanstieg zu bewirken, wie er aus Fig.4 zwischen den Zeitpunkten A und B ersichtlich ist. Der

Bremsdruckgradient ist dabei derart gewählt, daß nur für die

"ahrzeuginsassen zumutbare Rucke und Stöße auftreten und daß auch zwischen gekuppelten Fahrzeugen keine hohe Stoß- und Zugbeanspruchungen durch verschiedene Bremsdruckentwicklungen auftreten. Der

Notbremsvorgang verläuft daher insgesamt ohne unzumutbar hohe Ruck- und 5

Stoßbelastungen für die Fahrzeuginsassen. Weiterhin ist aus Fig.4 ersichtlich, daß bis zum Erreichen des maximalen Bremsdruckes zum Zeitpunkt B von Beginn der Notbremsung zum Zeitpunkt 0 an nur eine mäßige Zeitspanne vergeht, welche für Notbremsungen akzeptabel ist. Ein Vergleich der Fig.l, 2 und 4 zeigt, daß die Hydraulikbremse die kurzen Totzeiten 0 - A zwischen Beginn der Notbremsung zum Zeitpunkt 0 und Erreichen des Bremsenanlegens zum Zeitpunkt A gewährleistet, wie es nur mittels sehr großer, kalibrierter Durchgänge der eingangs erwähnten Art möglich ist, daß daran anschließend jedoch ein sanfter Einbremsvorgang erfolgt, wie er nur bei den eingangs ebenfalls erwähnten, kleinen

kalibrierten Durchgängen bisher erreichbar war.

Nach Erreichen des maximalen Bremsdruckes während Notbremsvorgängen beginnt die Feder 17 den Kolben 14 in Richtung zum Endanschluß 11 hin zu bewegen, wobei Druckmedium aus dem Raum 15 durch die Düse 10 zum

Raum 16 hin verdrängt wird, der Kolben 14 gelangt dabei allmählich in seine den Endanschluß 11 benachbarte Endstellung unter Anlage am Zylinderdeckel 18. Zum nachfolgenden Bremsenlösen wird das Notbremsventil 16 wieder in seine Betriebsstellung umgesteuert, woraufhin der Bremsdruck aus den Bremszylindern durch den

Bremsdruckleitungsabschnitt 5 und die Bremsregelventil einrichtung 4 wieder abgebaut wird.

Mittels des Einstel1 ringes 19 kann das Volumen des Raumes 16 bei am Zylinderdeckel 18 anliegenden Kolben 14 derart justiert werden, daß der

Kolben 14 bei seiner Bewegung bis in seine dem Endanschluß 12 benachbarte Endlage ein zum Füllen der Bremszylinder bis zum Erreichen des Bremsenanlegens gerade ausreichendes Hydraulikmedium-Volumen verdrängt; da die Bremsen der Fahrzeuge üblicherweise mit

Bremsgestängesteller!! ausgerüstet sind, bleibt die Menge des zum Füllen der Bremszylinder zum Erreichen des Bremsenanlegens erforderlichen Hydraulikmediums unabhängig vom Verschleißzustand der Bremsen konstant,

so daß keine Justierung des Volumens des Raumes 16 an den 5

Bremsen-Verschleißzustand erforderlich ist, sondern eine einmalige

Einstellung genügt.
Kurzfassung

Die Hydraulikbremse für Fahrzeuge weist einen hydraulischen Speicher (1), eine aus diesem gespeiste Bremsregelventil einrichtung (4) und einen an diese über ein Notbremsventil (6) angeschlossenen Bremsdruckleitungsabschnitt (7) zu den Bremszylindern auf. In der Notbremsstellung des Notbremsventils (6) wird diese Verbindung unterbrochen und der Bremsdruckleitungsabschnitt (7) über eine Düse (10) unmittelbar mit dem hydraulischen Speicher (1) verbunden. Die Düse (10) ist von einem Zylinder (13) überbrückt, in welchem ein Kolben (14) abgedichtet verschieblich ist. Eine Feder (17) belastet den Kolben (14) in Verschieberichtung zum hydraulikspeicherseitigen Endanschluß (11)

des Zylinders (13). Während Notbremsungen verdrängt der Kolben (14) anfänglich rasch aus dem bremszylinderseitigen Raum (16) des Zylinders (13) eine zum Erreichen des Bremsenanlegens ausreichende Menge von Hydraulikmedium. Anschließend erfolgt ein gedämpfter Bremsdruckanstieg durch Nachspeisen von Hydraulikmedium aus dem hydraulischen Speicher (1) durch die Düse (10) in die Bremszylinder.

Die Hydraulikbremse gewährleistet bei Notbremsungen ein rasches Erreichen des Bremsenanlegens mit nachfolgend gedämpftem Bremsdruckanstieg, so daß die durch Notbremsungen bedingten Stöße und

Rucke des Fahrzeuges auf zulässige Werte begrenzt werden.

Xnorr-Bremse GmbH München, 17.07.1984

Moosacher Straße 80 TP-ku

8000 München 40 unser Zeichen:

Text.Nr.: 0023P

Bezugszeichenliste

10	A	Zeitpunkt
	B	Zeitpunkt
	1	Hydraulikspeicher
	2	Leitung
15	3	Druckbegrenzungsventil
	4	Bremsregelventileinrichtung
	5	Bremsdruckleitungsabschnitt
	6	Notbremsventil
	7	Bremsdruckleitungsabschnitt
20	8	Notbrems leitung
	9	Leitung
	10	Düse
	11	Endanschluß
	12	Endanschluß
25	13	Zylinder
	14	Kolben
	15	Raum
	16	Raum
	17	Feder
30	18	ZyIinderdeckel
	19	Einstellring

- Leersei te -

Claims

Knorr-Bremse GmbH München, 17.07.84 Moosacher Straße 80 TP-ku 3000 München 40 unser Zeichen: 1806 Text.Nr.: 0023P Patentansprüche

1. Hydraulikbremse für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit einer aus einem hydraulischen Speicher (1) gespeisten

Bremsregel ventileinrichtung (4) zum Erstellen eines Bremszylindem 10

zuzuführenden Bremsdruckes, wobei zwischen die Bremsregelventileinrichtung (4) und die Bremszylinder ein Notbremsventil (6) eingeordnet ist, welches in seiner Betriebsstellung die Bremsregelventileinrichtung (4) mit den Bremszylindem verbindet und in seiner Notbremsstellung diese Verbindung unterbricht und den

hydraulischen Speicher (1) über einen kalibrierten Durchgang an die Bremszylinder anschließt, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung vom hydraulischen Speicher (1) zum Notbremsventil (6) eine den Bremsdruckgradienten auf stoß- und ruckbegrenztes Einbremsen begrenzende Düse (10) eingeschaltet ist, daß die Hydraulikräume

(Leitung 9, Notbremsleitung 8) zu beiden Seiten der Düse (10) mit beidseitigen Endanschlüssen (11, 12) eines Zylinders (13) in Verbindung stehen, und daß im Zylinder (13) ein Kolben (14) abgedichtet verschieblich gelagert ist, der elastisch in Verschieberichtung zum hyldraulikspeicherseitigen Endanschluß (11) hin belastet ist.

2. Hydraulikbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (14) von einer Feder (17) belastet ist.

3. Hydraulikbremse nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen

in die Hubbahn des Kolbens (14) ragenden, verstellbaren Anschlag.

4. Hydraulikbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der verstellbare Anschlag (Zylinderdeckel 18) die Hubbahn des Kolbens (14)

seitens des hydraulikspeicherseitigen Endanschlusses (11) begrenzt. 35