DE3626191A1

DE3626191A1 - Fahrzeugbeladungsabhaengige bremsdrucksteuereinrichtung fuer druckluftbremsen von schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE3626191A1
Application number: DE19863626191
Authority: DE
Inventors: Josef Hintner
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1986-08-01
Filing date: 1986-08-01
Publication date: 1988-02-04
Also published as: GB2193277B; ZA875668B; GB8717537D0; GB2193277A; US4801179A

Description

Die Erfindung betrifft eine fahrzeugbeladungsabhängige Bremsdrucksteuereinrichtung für indirekt wirkende, einlösige Druckluftbremsen von Schienenfahrzeugen, mit einem einen ersten Bremsdruck aussteuernden Bremssteuerventil, mit einem Tastventil, welches einen vom ersten Bremsdruck entgegen Federkraft beaufschlagbaren Tastkolben zum Bewegen eines die Fahrzeugeinfederung abtastenden Tastarmes und eine in Abhängigkeit von den jeweils einstellbaren Taststellungen des Tastarmes schaltende Ventileinrichtung aufweist, wobei die Ventileinrichtung den ersten Bremsdruck in einer einem beladenen Fahrzeug entsprechenden Taststellung einem Bremszylinder und in einer einem unbeladenen Fahrzeug entsprechenden Taststellung einem Luftbehälter zuführt, und mit einem von einem Differentialkolben gesteuerten Reduzierventil, welches den ersten Bremsdruck zu einem zweiten Bremsdruck reduziert, der ebenfalls dem Bremszylinder zuführbar ist, wobei der Differentialkolben auf seiner kleineren Fläche vom in einem ersten Beaufschlagungsraum herrschenden, ersten Bremsdruck und auf seiner größeren Fläche vom in einem zweiten Beaufschlagungsraum herrschenden, zweiten Bremsdruck beaufschlagt ist und wobei das Reduzierventil als in Strömungsrichtung zum Bremssteuerventil öffnendes Rückschlagventil ausgebildet ist.

Eine derartige Bremsdrucksteuereinrichtung ist aus der US-PS 40 80 005 bekannt. Im Tastventil befindet sich hierbei ein als Schieberkolben ausgebildeter Betätigungskolben für den Tastarm, welcher nur in seiner Schaltstellung für ein unbeladenes Fahrzeug eine ansonsten geöffnete Verbindung vom den ersten Bremsdruck führenden Ausgangsanschluß des Bremssteuerventils zum Bremszylinder unterbricht und dafür den ersten Bremsdruck einem Luftbehälter zuführt. Zugleich wird der erste Bremsdruck einem gesonderten, den Differentialkolben beinhaltenden Ventilorgan zugeführt, welches ihn zum zweiten Bremsdruck reduziert; durch eine das Ventilorgan mit dem Bremszylinder verbindende Rohrleitung gelangt der zweite Bremsdruck zum Bremszylinder. Durch die Aufgliederung in ein Tastventil und ein von diesem gesondertes Ventilorgan baut die bekannte Einrichtung aufwendig und bedarf beachtlich vieler und die Montage verteuernder Verbindungsleitungen. Das Schieberventil im Tastventil stellt ein verschleißanfälliges Bauteil dar, und der Tastarm wird während jeder Bremsung während deren ganzen Dauer sowohl bei beladenem wie unbeladenem Fahrzeug gegen ein ungefedertes Bauteil angedrückt, wodurch an den gegenseitigen Anlagestellen ebenfalls relativ rascher Verschleiß zu erwarten ist. Die auf den Tastarm dabei einwirkenden Fahrstöße beanspruchen zudem alle beweglichen Teile des Tastventils und führen dort zu unnötigem Verschleiß.

Die US-PS 36 71 086 zeigt eine gattungsfremde, jedoch ähnliche fahrzeugbeladungsabhängige Bremsdrucksteuerungeinrichtung, bei welcher die Dichtplatte des Reduzierventils mittels eines Anschlages am Differentialkolben abfangbar und von letzterem von ihrem Ventilsitz abhebbar ist. Im übrigen weist diese Anordnung zu den vorstehend erwähnten ähnliche Mängel auf.

Die US-PS 36 12 621 zeigt eine weitere, fahrzeugbeladungsabhängige Bremsdrucksteuereinrichtung, bei welcher das Tastventil mit dem den Differentialkolben und das Reduzierventil beinhaltenden Ventilorgan baulich vereinigt ist. Diese gattungsfremde Bremsdrucksteuereinrichtung bedarf jedoch eines besonderen Anschlusses an eine Druckluftversorgungseinrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine fahrzeugbeladungsabhängige Bremssteuereinrichtung der eingangs angegebenen Art derart auszugestalten, daß sie nur aus wenigen, verschleißunanfälligen Bauteilen besteht und einfach montierbar ist, insbesondere keine gesonderte Druckluftversorgung und nur wenige Leitungsverbindungen benötigt. Zudem soll die Bremsdrucksteuereinrichtung den Tastarm wenigstens in einem Beladungszustand des Fahrzeuges nicht während der ganzen Bremszeit an ein ungefedertes Fahrzeugteil angedrückt halten, wodurch eine wesentliche Verschleißminderung möglich ist. Insgesamt gesehen soll die zu schaffende Bremsdrucksteuereinrichtung die Mängel der bekannten Einrichtungen vermeiden.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß

- der Differentialkolben mitsamt dem einen Teil der Ventileinrichtung bildenden Reduzierventil im Tastventil angeordnet und mechanisch mit dem Tastarm gekoppelt ist, wobei die erste Bremsdruckbeaufschlagung in Bewegungsrichtung des Tastarmes zu den Taststellungen gerichtet ist;
- ein erstes Ventilteil des in Schließrichtung federbelasteten Reduzierventils mit dem Differentialkolben durch einen Anschlag in Öffnungsrichtung des Reduzierventils koppelbar ist, wobei der Anschlag ein Spiel aufweist, dessen Größe, bezogen auf den Hubweg des Differentialkolbens zum Einstellen der Taststellungen des Tastarmes, zwischen den Hubwegen für die Taststellungen bei beladenen und unbeladenen Fahrzeug liegt;
- ein zweites Ventilteil des in eine Verbindung zwischen dem ersten und einem dritten Beaufschlagungsraum eingeordneten Reduzierventils mit einem ebenfalls im Tastventil angeordneten Schaltkolben verbunden ist, der in Öffnungsrichtung des Reduzierventils wirkend vom im dritten Beaufschlagungsraum herrschenden, zweiten Bremsdruck gegen Federkraft beaufschlagt ist und dessen Hubweg kleiner ist als das Spiel der Anschlagkupplung;
- der dritte Beaufschlagungsraum mit dem Behälter verbunden ist, und
- ein in Abhängigkeit vom zweiten Bremsdruck schaltendes Wechselventil vorhanden ist, das den Bremszylinder bei unbeaufschlagtem Schaltkolben mit einem ständig den ersten Bremsdruck führenden Raum, ansonsten mit dem Behälter verbindet.

Nach der weiteren Erfindung vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten für eine derartige Bremsdrucksteuereinrichtung sind in den Merkmalen der Unteransprüche aufgezeigt.

In den Zeichnungen Fig. 1 und Fig. 2 sind zwei unterschiedliche Ausführungsbeispiele für der Erfindung entsprechende Bremsdrucksteuereinrichtungen schematisch dargestellt.

Gemäß Fig. 1 und 2 ist an eine Hauptluftleitung 1 ein Bremssteuerventil 2 der einlösigen Bauart geschlossen, welches in üblicher Weise mit einem Hilfsluftbehälter 3, einem Notbremsbehälter 4 und einem seinem Bremsluftauslaß nachgeschalteten Retainerventil 5 in Verbindung steht. Das Bremssteuerventil 2 steuert in eine Rohrleitung 6 einen ersten Bremsdruck aus, welchen es in Abhängigkeit vom Druckverhalten in der Hauptluftleitung 1 steuert.

Nach Fig. 1 führt die Rohrleitung 1 zu einem Tastventil 7 und mündet dort zum einen in einen ersten Beaufschlagungsraum 8 und in den Innenraum 9 eines an einem stirnseitigen Ende des Tastventils 7 angeordneten Ventilsitzes 10 ein. Der erste Beaufschlagungsraum 8 ist einerseits von einer Gehäusewandung 11 und andererseits von der kleineren Fläche 12 eines Differentialkolbens 13 begrenzt. Die größere Fläche 14 des Differentialkolbens 13 grenzt an einen zweiten Beaufschlagungsraum 15 an, der andererseits von einer Gehäusestirnwand 16 begrenzt ist; die Gehäusestirnwand 16 bildet die dem Ventilsitz 10 abgewandte Stirnseite des Tastventils 7. Der Differentialkolben 13 trägt eine Kolbenstange 17, welche in der Gehäusestirnwand 16 abgedichtet verschieblich gelagert ist und deren Ende an einem quer zur Achsrichtung des Tastventils 7 verlaufenden Abschnitt eines Tastarms 18 angelenkt ist. Das eine Ende des Tastarms 18 ist an einem Lagerbock 19 des Tastventils 7 schwenkbar angelenkt. Andererseits ist der Tastarm 18 zu einem etwa parallel zur Achsrichtung des Tastventils 7 verlaufenden, längeren Abschnitt abgebogen, welcher mit einer Einstellschraube 20 endet. Beim Ausfahren der Kolbenstange 17 aus der Gehäusestirnwand 16 wird der Tastarm 18 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, wobei die Einstellschraube 20 bis zum Aufschlagen auf ein einem im übrigen nicht dargestellten, ungefederten Wagenteil zugehörendes Widerlager 21 bzw. 21′ abgesenkt wird. Unter der Bezugszahl 21 ist das Widerlager in einer einem beladenen und unter dem Bezugszeichen 21′ in einer einem unbeladenen Fahrzeug zugehörenden Lage, bezogen auf das Tastventil 7, dargestellt: Beim Beladen des Fahrzeuges federt dessen Federung ein, wobei sich die Höhenlagen von Tastventil 7 und Widerlager 21, ausgehend vom Wiederlager 21′ bei unbeladenem Fahrzeug, annnähern.

Der Differentialkolben 13 weist seitens des ersten Beaufschlagungsraumes 8 eine zu diesem offene Ausnehmung 22 auf, in welcher sich eine ein erstes Ventilteil bildende, verschiebliche Dichtplatte 23 befindet. Ein am Ende der Ausnehmung 22 vorgesehener Innenflanschring bildet zusammen mit dem Rand der Dichtplatte 23 einen spielbehafteten Anschlag 24. Der Dichtplatte 23 steht seitens des ersten Beaufschlagungsraumes 8 ein das Ende eines Ventilrohres 25 bildender Ventilsitz 26 gegenüber; eine sich am Grund der Ausnehmung 22 abstützende Feder 27 belastet die Dichtplatte 23 in Andrückrichtung an den Ventilsitz 26. Die Dichtplatte 23 und der Ventilsitz 26 bilden ein Reduzierventil 23, 26, das zugleich wie ein Rückschlagventil wirkt. Im zweiten Beaufschlagungsraum 15 befindet sich eine weitere Feder 28, welche stärker als die Feder 27 bemessen ist und welche den Differentialkolben 13 in Verschieberichtung zum Ventilrohr 25 belastet. Das Ventilrohr 25 durchsetzt abgedichtet verschieblich die Gehäusewand 11 und sein Innenraum mündet in einen dritten Beaufschlagungsraum 29 ein. Ein Druckmittelkanal 32 verbindet den zweiten und den dritten Beaufschlagungsraum 15 und 29 miteinander. Der dritte Beaufschlagungsraum 29 ist von einem Schaltkolben 30 begrenzt, an welchem das Ventilrohr 25 befestigt ist. Auf der dem dritten Ventilraum 29 abgewandten Seite ist der Schaltkolben 30 von Atmosphärendruck und der Kraft einer Feder 31 beaufschlagt. Der Schaltkolben 30 trägt dem dritten Beaufschlagungsraum 29 abgewandt einen Stößel 33, der abgedichtet verschieblich in einen Eingangsraum 34 ragt und dort vor einer Doppeldichtplatte 35 endet. Die Doppeldichtplatte 35 befindet sich in einer Ventilkammer 36 und ist von einer Feder 37 in Andrückrichtung an einen Ventilsitz 38 belastet, welcher eine vom Stößel 33 durchgreifbare Öffnung 39 in einer den Eingangsraum 34 von der Ventilkammer 36 abtrennenden Gehäusewand umgibt. Die beiden Ventilsitze 10 und 38 stehen in der Ventilkammer 36 einander zugewandt gegenüber, sie sind wechselweise durch die Doppeldichtplatte 35 abdeckbar. Die beiden Ventilsitze 10 und 38 bilden mit der Doppeldichtplatte 35 somit ein Wechselventil 10, 35, 38, das die beiden Ventilteile 10, 35 und 35, 38 beinhaltet. Vom dritten Beaufschlagungsraum 29 führt ein Druckmittelkanal 40 über ein in dieser Strömungsrichtung öffnendes Schlagventil 41 zum Eingangsraum 34; an letzteren ist weiterhin ein Luftbehälter 42 angeschlossen. An die Ventilkammer 36 ist durch eine Rohrleitung 43 ein Bremszylinder 44 angeschlossen.

Der Differentialkolben 13, der Schaltkolben 30, das Reduzierventil 23, 26 und das Wechselventil 10, 35, 38 sind nach Fig. 1 gleichachsig angeordnet.

Bei gelöster Bremse hält das Bremssteuerventil 2 die Rohrleitung 6 über das Retainerventil 5 in die Atmosphäre entlüftet. Das Tastventil 7 nimmt dabei die aus Fig. 1 ersichtliche Schaltstellung ein: der Differentialkolben 13 befindet sich unter der Kraft der Feder 28 in seiner linken Endstellung, welche durch Anlage an der Gehäusewandung 11 bestimmt ist. Die Feder 27 drückt die Dichtplatte 23 gegen den Ventilsitz 26, das Reduzierventil 23, 26 ist also geschlossen. Die Kolbenstange 17 hält den Tastarm 18 in seiner der obersten Lage der Einstellschraube 20 entsprechenden Stellung, die Einstellschraube 20 befindet sich dabei in geringem Abstand über der oberen, einem beladenen Fahrzeug entsprechenden Stellung des Widerlagers 21. Der Schaltkolben 30 befindet sich unter der Kraft der Feder 31 in seiner rechten, ebenfalls durch Anlage an der Gehäusewandung 11 bestimmten Endlage, wobei das Ventilrohr 25 in die Ausnehmung 22 hineinragt und somit den Anschlag 24 um ein bestimmtes, später näher zu erläuterndes Spiel geöffnet hält. Die Feder 37 hält die Doppeldichtplatte 35 auf den Ventilsitz 38 aufgesetzt, der Stößel 33 endet mit geringem Abstand vor der Doppeldichtplatte 35. Die Rohrleitung 6 ist somit durch den Innenraum 9, die Ventilkammer 36 und die Rohrleitung 43 mit dem Bremszylinder 44 verbunden.

Das vorstehend erwähnte Spiel des Anschlages 24 ist wie folgt bemessen: bewegt sich der Differentialkolben 13 gemäß Fig. 1 nach rechts, so wird über die Kolbenstange 17 der Tastarm 18 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt, bis die Einstellschraube 20 zunächst am einem beladenen Fahrzeug entsprechenden Widerlager 21 anschlägt; diese Verschiebung des Differentialkolbens 13 ist kleiner als das erwähnte Spiel des Anschlages 24, der Anschlag 24 wird also hierbei nicht geschlossen und das Reduzierventil 23, 26 bleibt geschlossen. Verschiebt sich dagegen der Differentialkolben 13 derart weit nach rechts, daß die Einstellschraube 20 auf den einem unbeladenen Fahrzeug entsprechenden Widerlager 21′ aufschlägt, so schließt sich nach Überwinden des erwähnten Spieles der Anschlag 24 und die Dichtplatte 23 wird sodann vom Ventilsitz 26 abgehoben.

Wird bei beladenem Fahrzeug gebremst, so steuert das Bremssteuerventil 2 in die Rohrleitung 6 einen ersten Bremsdruck ein. Dieser erste Bremsdruck beaufschlagt die erste Steuerkammer 8, die Ausnehmung 22, den Innenraum 9 und gelangt durch die Ventilkammer 36 und die Rohrleitung 43 auch zum Bremszylinder 44. Sobald der erste Bremsdruck eine bestimmte, noch niedrige Höhe von beispielsweise 12 psi erreicht, beginnt der Differentialkolben 13 sich entgegen der Kraft der Feder 28 gemäß Fig. 1 nach rechts zu verschieben. Dabei wird der Tastarm 18 in Absenkrichtung der Einstellschraube 20 gedreht, bis die Einstellschraube 20 auf das einem beladenen Fahrzeug entsprechende Widerlager 21 aufschlägt. Der Einstellarm 18 kann sich sodann nicht weiterdrehen und hält über die Kolbenstange 17 den Differentialkolben 13 in der erreichten Position fest; der Verschiebeweg des Differentialkolbens 13 war bis dahin kleiner als das Spiel des Anschlages 24, so daß der Anschlag 24 geöffnet und das Reduzierventil 23, 26 geschlossen bleibt. Bei weiterem Anstieg des ersten Bremsdruckes bis zu dessen maximaler Höhe verbleibt das Tastventil 7 in der nun erreichten Schaltstellung, der erste Bremsdruck gelangt durch die Ventilkammer 36 ungehindert zum Bremszylinder 44.

Beim nachfolgenden Lösen erfolgen entsprechend umgekehrt verlaufende Vorgänge, der Bremszylinder 44 wird durch die Ventilkammer 36, den Innenraum 9 und das Bremssteuerventil 2 entlüftet; bei Unterschreiten der erwähnten, noch niedrigen Druckgrenze schiebt die Feder 28 den Differentialkolben 13 bis zur Anlage an der Gehäusewandung 11 nach links und der Tastarm 18 dreht sich dabei unter Abheben der Einstellschraube 20 vom Widerlager 21 in die dargestellte Ausgangslage zurück.

Wird bei unbeladenem Fahrzeug gebremst, so beaufschlagt der vom Bremssteuerventil 2 in die Rohrleitung 6 ausgesteuerte, erste Bremsdruck wiederum die erste Beaufschlagungskammer 8 mit der Ausnehmung 22 sowie durch den Innenraum 9 und die Ventilkammer 36 den Bremszylinder 44, bis die bereits erwähnte, noch niedrige Druckgrenze erreicht ist, bei welcher sich der Differentialkolben 13 gegen die Kraft der Feder 28 nach rechts verschiebt. Der Differentialkolben 13 legt sodann einen Hubweg zurück, der ausreicht, den Tastarm 18 bis zum Absenken der Einstellschraube 20 zum Aufschlagen auf das einem unbeladenen Fahrzeug entsprechende Widerlager 21′ abzusenken. Während dieser Verschiebung des Differentialkolbens 13 schließt sich der Anschlag 24 und die Dichtplatte 23 wird vom Ventilsitz 26 abgehoben. Nunmehr strömt Druckluft aus dem ersten Beaufschlagungsraum 8 durch das Ventilrohr 25 in den dritten Beaufschlagungsraum 29 und durch den Druckmittelkanal 32 in den zweiten Beaufschlagungsraum 15 ein. Zugleich gelangt diese Druckluft durch den Druckmittelkanal 40 und das Rückschlagventil 41 in den Luftbehälter 42 und in den Eingangsraum 34. Sobald eine noch relativ niedrige Druckhöhe von beispielsweise 6 psi im dritten Beaufschlagungsraum 29 und damit auch im zweiten Beaufschlagungsraum 15 erreicht ist, beginnt sich bei einem angenommenen Flächenverhältnis von 1 : 2 zwischen der kleineren und der größeren Beaufschlagungsfläche 12 und 14 des Differentialkolbens 13 letzterer wieder nach links zu verschieben; zugleich jedoch verschiebt sich auch der Schaltkolben 30 nach links entgegen der Kraft der Feder 31. Der Schaltkolben 33 hebt dabei vermittels des Stößels 33 die Doppeldichtplatte 35 vom Ventilsitz 38 ab und setzt sie auf den Ventilsitz 10 auf, das Wechselventil 10, 35, 38 wird also umgeschaltet. Bei seiner Bewegung nimmt der Schaltkolben 30 auch das Ventilrohr 25 mit, derart, daß der Ventilsitz 26 in eine zur in Fig. 1 dargestellten nach links versetzten Lage in der Ausnehmung 22 gelangt. Der Differentialkolben 13 verschiebt sich derart weit nach links, daß sich die Dichtplatte 23 unter der Kraft der Feder 27 auf den Ventilsitz 26 aufzusetzen und die Druckluftnachströmung in den zweiten und dritten Beaufschlagungsraum 15 und 29 abschließt; dies wird beim erwähnten Flächenverhältnis von 1 : 2 am Differentialkolben 13 bei weiterhin im ersten Beaufschlagungsraum 8 herrschenden, noch niedrigen Druck von ca. 12 psi erreicht, wenn im zweiten und im dritten Beaufschlagungsraum 15 und 29 ca. 6 psi erreicht sind. Beim Umschalten des Wechselventils 10, 35, 38 ergibt sich ein Druckausgleich zwischen dem Bremszylinder 44 und dem zuvor ebenfalls auf die ca. 6 psi aufgeladenen Behälter 42, das Rückschlagventil 41 verhindert ein Abströmen von Druckluft zum zweiten und dritten Beaufschlagungsraum 15 und 29.

Es ist festzuhalten, daß im zweiten und dritten Beaufschlagungsraum 15 und 29 ein gegenüber dem in der Rohrleitung 6 und dem ersten Beaufschlagungsraum 8 herrschenden, ersten Bremsdruck entsprechend dem Flächenverhältnis des Differentialkolbens 13 verminderter Druck herrscht, der im weiteren als zweiter Bremsdruck bezeichnet wird. Zugleich ist wesentlich, daß bei der Verschiebung des Differentialkolbens 13 nach links bis zum Wiederschließen des Reduzierventils 23, 26 über die Kolbenstange 17 der Tastarm 18 in Abheberichtung der Einstellschraube 20 vom Widerlager 21′ gedreht wird und die Einstellschraube 20 während der weiteren Bremsung in einem bestimmten Abstand über dem Widerlager 21′ verbleibt, so daß zwischen beiden während des weiteren Bremsvorganges kein durch Fahrzeugstöße bedingter Verschleiß auftreten kann.

Steuert nachfolgend das Steuerventil in die Rohrleitung 6 eine Steigerung des ersten Bremsdruckes ein, was im allgemeinen kontinuierlich anschließend an die vorstehend erwähnten Vorgänge erfolgt, bei welchen die erwähnte Druckgrenze lediglich durchlaufen wird, so verschiebt sich der Differentialkolben 13 unter der wachsenden Druckbeaufschlagung durch den im ersten Beaufschlagungsraum 8 herrschenden, wachsenden ersten Bremsdruck geringfügig nach rechts bis zum Öffnen des Reduzierventils 23, 26, woraufhin Druckluft aus dem ersten Beaufschlagungsraum 8 durch das Ventilrohr 25 in den dritten Beaufschlagungsraum 29 und den zweiten Beaufschlagungsraum 15 einströmt, bis in diesen wieder ein entsprechend dem Flächenverhältnis des Differentialkolbens 13 reduzierter, zweiter Bremsdruck herrscht; der Differentialkolben 13 verschiebt sich dann bis zum Wiederschließen des Reduzierventils 23, 26 nach links zurück. Der so in den dritten Beaufschlagungsraum 29 eingesteuerte, zweite Bremsdruck übersteigt alsbald den im Bremszylinder 44 und dem Luftbehälter 42 herrschenden Ausgleichsdruck, so daß aus dem dritten Beaufschlagungsraum 29 durch den Druckmittelkanal 40 und das Rückschlagventil 21 Druckluft auch in den Luftbehälter 42 und durch den Eingangsraum 34 und die Ventilkammer 36 in den Bremszylinder 44 einströmt und auch dort den zweiten, entsprechend dem Flächenverhältnis am Differentialkolben 13 reduzierten Bremsdruck aufbaut.

Im Ergebnis wird also der Bremszylinder 44 mit einem zweiten Bremsdruck beaufschlagt, der entsprechend dem Flächenverhältnis des Differentialkolbens 13 gegenüber dem ersten Bremsdruck reduziert ist. Der Luftbehälter 42 nimmt dabei eine Luftmenge auf, die durch geeignete Wahl seiner Größe so bemessen ist, daß die zum gemeinsamen Beaufschlagen von Bremszylinder 44 und Luftbehälter 42 mit dem zweiten Bremsdruck benötigte Luftmenge wenigstens annähernd derjenigen Luftmenge entspricht, die der Bremszylinder 44 alleine bei Beaufschlagen mit dem ersten Bremsdruck aufnehmen würde. Hinsichtlich des Bremssteuerventiles 2 und des Hilfsluftbehälters 3 bzw. auch des Notbremsbehälters 4 ergibt sich somit kein Unterschied hinsichtlich des Luftverbrauches, ob der Bremszylinder 44 mit dem ersten oder dem reduzierten, zweiten Bremsdruck beaufschlagt wird: Das Bremssteuerventil 2 vermag somit sowohl bei beladenem wie bei unbeladenem Fahrzeug stets einen richtig bemessenen, den Druckvorgängen in der Hauptluftleitung 1 entsprechenden, ersten Bremsdruck in die Rohrleitung 6 einzusteuern und das Fahrzeug wird stets entsprechend der Bremsanforderung mit der richtigen Bremsstufe abgebremst.

Beim nachfolgenden Lösen entlüftet das Bremssteuerventil 2 den in der Rohrleitung 6 anstehenden, ersten Bremsdruck in die Atmosphäre, wobei auch der im ersten Beaufschlagungsraum 8 und im Innenraum 9 anstehende Druck abgesenkt wird. Der Differentialkolben 13 bewegt sich unter der vorerst bestehen bleibenden Beaufschlagung seitens des zweiten Beaufschlagungsraumes 15 bis zur Anlage an der Gehäusewandung 11 nach links, wobei das Reduzierventil 23, 26 geschlossen bleibt. Sobald der in der zweiten Steuerkammer 8 anstehende Druck die im zweiten und im dritten Beaufschlagungsraum 15 und 29 herrschende Druckhöhe unterschreitet, hebt sich die Dichtplatte 23 rückschlagventilartig vom Ventilsitz 26 ab, so daß bei weiterer Druckabsenkung des ersten Bremsdruckes der im zweiten und dritten Beaufschlagungsraum 15 und 29 anstehende Druck mitabgesenkt wird. Kurz vor Erreichen der vollständigen Entlüftung, beispielsweise bei den erwähnten ca. 6 psi, schiebt die Feder 31 den Schaltkolben 30 nach rechts bis zur Anlage an der Gehäusewandung 11, so daß er in die dargestellte, rechte Endlage gelangt. Unter der Kraft der Feder 37 folgt die Doppeldichtplatte 35 der Bewegung des Schaltkolbens 30, wobei sie sich vom Ventilsitz 10 abhebt und auf den Ventilsitz 38 rückschlagventilartig auflegt. Nunmehr strömt Druckluft aus dem Bremszylinder 44 durch die Ventilkammer 36 und die Rohrleitung 6 sowie das Bremssteuerventil 2 ebenfalls zur Atmosphäre ab; sobald der Druck in der Ventilkammer 36 abgefallen ist, beginnt sich auch der Luftbehälter 42 durch den Eingangsraum 34 und die Öffnung 39 sowie das sich rückschlagventilartig öffnende Ventilteil 35, 38 ebenfalls in die Ventilkammer 36 und durch die Rohrleitung 6 zu entlüften. Der Lösezustand ist erreicht, sobald der Bremszylinder 44 vollständig entlüftet ist und im zweiten und dritten Beaufschlagungsraum 15 und 29 ein der Rückhaltewirkung der Feder 27 und im Luftbehälter 42 ein der Rückhaltewirkung der Feder 37 entsprechender, jeweils vernachlässigbar geringer Restdruck erreicht ist. Damit ist praktisch der Ausgangszustand wieder erreicht.

In Abänderung zu vorbeschriebenem Ausführungsbeispiel kann das Rückschlagventil 41 im Druckmittelkanal 40 entfallen, wenn zu Bremsbeginn bei unbeladenem Fahrzeug ein Druckausgleich des anfänglich durch das offene Ventilteil 10, 35 mit dem noch geringen, ersten Bremsdruck beaufschlagten Bremszylinders 44 nicht nur zum Luftbehälter 42, sondern auch zum zweiten und dritten Beaufschlagungsraum 15 und 29 zugelassen wird. Beim nachfolgenden Lösen ergibt sich hierbei der Vorteil, daß der Bremszylinder 44 sich bereits zu entleeren beginnt, sobald die im ersten Beaufschlagungsraum 8 herrschende Druckhöhe unter den im zweiten und dritten Beaufschlagungsraum 15 und 29 herrschenden, zweiten Bremsdruck absinkt: Durch das sich dann rückschlagventilartig öffnende Reduzierventil 23, 26 werden nicht nur der zweite und dritte Beaufschlagungsraum 15 und 29, sondern auch der Luftbehälter 42 und der Bremszylinder 44 entleert, bis der Schaltkolben 30 in seine rechte Endstellung gelangt; anschließend entlüftet sich der Bremszylinder 44 unmittelbar durch das geöffnete Ventilteil 10, 35 zum Bremssteuerventil 2, während der Luftbehälter 42 und die mit diesem verbundenen Räume sich über das den geringeren Rückhaltedruck aufweisende Reduzierventil 23, 26 oder Ventilteil 35, 38 weiter entlüften.

In weiterer Abänderung ist es möglich, die fahrzeuglastabhängige Bremssteuereinrichtung gemäß Fig. 2 auszubilden. Im Tastventil 7′ befinden sich der Differentialkolben 13 mit dem Reduzierventil 26, 23, der erste Beaufschlagungsraum 8, der zweite Beaufschlagungsraum 15 und der dritte Beaufschlagungsraum 29, wobei die beiden letzteren durch den Druckmittelkanal 32 miteinander verbunden sind. Der Differentialkolben 13 ist über die Kolbenstange 17 mit dem Tastarm 18 gekoppelt. Das Ventilrohr 25 befindet sich an einem Schaltkolben 30 a, der unter Druckbeaufschlagung durch den im dritten Beaufschlagungsraum 29 herrschenden, zweiten Bremsdruck gegen die Kraft der Feder 31 verschieblich ist. Der Luftbehälter 42 ist an den dritten Beaufschlagungsraum 29 angeschlossen. Insoweit entspricht der Aufbau und die Funktionsweise des Tastventiles 7′ der Anordnung nach Fig.1 unter Weglassen des dortigen Rückschlagventiles 41.

Vom zweiten Beaufschlagungsraum 15 führt gemäß Fig. 2 eine Rohrleitung 45 zu einem gesondert angeordneten, das Wechselventil beinhaltenden Schaltventil 46. Das Schaltventil 46 beinhaltet in einer Reihe nebeneinander angeordnete Kammern 47, 48 und 49, wobei die mittlere Kammer 48 mit den beiden seitlichen Kammern 47 und 49 durch Trennwanddurchbrechungen 50 bzw. 51 verbindbar ist. Die Rohrleitung 45 mündet in die Kammer 47 ein, welche durch einen Membrankolben 52 von einer weiteren, ständig mit Atmosphärendruck beaufschlagten Kammer 53 abgetrennt ist. In der Kammer 53 befindet sich eine Feder 54, welche den Membrankolben 52 gegen die Einmündung der Trennwanddurchbrechung 50 in die Kammer 47 anzulegen sucht und somit in Verschließrichtung für die Trennwanddurchbrechung 50 wirkt. An die mittlere Kammer 48 ist vermittels der Rohrleitung 43 der Bremszylinder 44 angeschlossen. In der anderen, seitlichen Kammer 49 befindet sich eine Ventildichtung 55, welche von einer Feder 56 in Andrückrichtung an die Einmündung der Trennwanddurchbrechung 51 belastet ist und letztere somit zu verschließen sucht. Die Kammer 49 ist an die Rohrleitung 6 angeschlossen. Zwischen dem Membrankolben 52 und der Ventildichtung 55 ist ein die Trennwanddurchbrechung 50 und 51 durchgreifender Stößel 57 eingeordnet, dessen Länge um einen Schalthub größer ist als der Abstand der vom Membrankolben 52 bzw. der Ventildichtung 55 abdeckbaren Mündungen der Trennwanddurchbrechungen 50 und 51, so daß stets eine Trennwanddurchbrechung 50 oder 51 geöffnet ist. Der Membrankolben 52, die Ventildichtung 55 und die von diesen abdeckbaren Einmündungen der Trenndurchbrechungen 50 und 51 stellen somit ein Wechselventil dar, welches wechselweise eine der seitlichen Kammern 47 und 49 an die mittlere Kammer 48 anschließt.

Während Bremsungen bei beladenem Fahrzeug kann, wie in Fig. 1 beschrieben, der Tastarm 18 nur bis zur Anlage am Widerlager 21 abgesenkt werden, das Reduzierventil 23, 26 bleibt geschlossen und der dritte sowie der zweite Beaufschlagungsraum 29 und 15 sowie die Kammer 47 verbleiben drucklos. Der vom Bremssteuerventil 2 in die Rohrleitung 6 eingesteuerte, erste Bremsdruck gelangt durch die Kammer 49 des Schaltventils 46 und durch die Trennwanddurchbrechung 51 sowie die Kammer 48 zum Bremszylinder 44; die Feder 54 ist stärker als die Feder 56 und hält die Ventildichtung 55 von der Trennwanddurchbrechung 51 abgehoben.

Wird bei unbeladenem Fahrzeug gebremst, so vermag der Tastarm 18 bis zum Aufschlagen auf das Widerlager 21′ abwärts zu schwenken, wobei der Differentialkolben 13 eine zum Öffnen des Reduzierventils 23, 26 ausreichenden Hub erfährt. Durch das Reduzierventil 23, 26 werden der dritte Beaufschlagungsraum 29 und der zweite Beaufschlagungsraum 15 mit einem reduzierten, zweiten Bremsdruck beaufschlagt, wie es zu Fig. 1 beschrieben wurde. Sobald dieser zweite Bremsdruck eine relativ niedrige Höhe von beispielsweise 6 psi bei einem Flächenverhältnis des Differentialkolbens 13 von 1 : 2 erreicht, hebt sich der Schaltkolben 30 a entgegen der Kraft der Feder 31 an und zieht das Ventilrohr 25 mit dem Ventilsitz 26 etwas nach oben, der Differentialkolben 13 folgt dieser Hubbewegung und hebt dabei den Tastarm 18 vom Widerlager 21′ ab. Der zweite Bremsdruck beaufschlagt durch die Rohrleitung 45 auch die Kammer 47 und drückt den Membrankolben 52 entgegen der Kraft der Feder 54 nach rechts, wobei sich der Membrankolben 52 von der Einmündung der Trennwanddurchbrechung 50 abhebt und letztere somit öffnet, während sich die Ventildichtung 55 auf die Einmündung der Trennwanddurchbrechung 51 auflegt und letztere verschließt. Der Bremszylinder 44 wird nunmehr mit dem zweiten Bremsdruck, also mit reduzierter Druckhöhe beaufschlagt, die Funktion entspricht derjenigen, wie sie zur Fig. 1 unter Weglassen des dortigen Rückschlagventils 41 beschrieben wurde. Beim nachfolgenden Lösen spielen sich entsprechende Vorgänge ab, wie sie ebenfalls zur Abwandlung der Fig. 1 beschrieben wurden, eine erneute Beschreibung erübrigt sich daher.

Falls der Luftbehälter 42 von seiner unmittelbaren Verbindung zum dritten Beaufschlagungsraum 29 abgetrennt und dafür an die Rohrleitung 45 angeschlossen wird, kann ein dem Rückschlagventil 41 nach Fig.1 entsprechendes Rückschlagventil, in Strömungsrichtung zur Kammer 47 öffnend, zwischen dem zweiten Beaufschlagungsraum 15 und dem Anschluß des Luftbehälters 42 in die Rohrleitung 45 eingeordnet werden. Die Funktionsweise der Bremssteuereinrichtung nach Fig. 2 entspricht dann vollständig derjenigen nach Fig. 1.

Durch Ändern des Flächenverhältnisses am Differentialkolben 13 kann das Druckverhältnis vom erstem zu zweitem Bremsdruck den jeweiligen Fahrzeuggegebenheiten angepaßt werden; evtl. ist dabei auch eine Anpassung des Luftbehältervolumens zweckmäßig.

Das Retainerventil 5 entspricht in Aufbau und Funktion bekannten Ausführungen und bedarf daher keiner weiteren Erläuterung.

Kurzfassung

Die Steuereinrichtung weist ein Tastventil (7) mit einem Differentialkolben (13) und einem von diesem bewegbaren Tastarm (18) auf. Der Differentialkolben (13) ist auf seiner kleineren Fläche (12) vom vom Bremssteuerventil (2) ausgesteuerten, ersten Bremsdruck und auf seiner größeren Fläche (14) von einem reduzierten, zweiten Bremsdruck beaufschlagt. Der zweite Bremsdruck wird aus dem ersten Bremsdruck durch ein Reduzierventil (23, 26) erstellt, welches vom Differentialkolben (13) nur bei einem leeren Fahrzeug entsprechender Bewegung des Tastarmes (18) vermittels eines Anschlages (24) zu öffnen ist. Der zweite Bremsdruck beaufschlagt einen Schaltkolben, welcher zum einen den Schließpunkt des Reduzierventils (23, 26) in Bewegungsrichtung des Differentialkolbens (13) zum Anheben des Tastarmes verlagert und zum anderen ein Wechselventil (10, 35, 38) schaltet, welches einen Bremszylinder (44) entweder mit dem ersten oder dem zweiten Bremsdruck beaufschlagt. Das Volumen der den zweiten Bremsdruck führenden Räume ist durch einen Luftbehälter (42) vergrößert.

Das Tastventil (7) weist einen sehr einfachen Aufbau auf und hebt den Tastarm (18) während Bremsungen bei leerem Fahrzeug von seinem Widerlager (21′) nach einer anfänglichen Tastberührung wieder ab, wodurch unnötiger Verschleiß vermieden wird.

Bezugszeichenliste 1 Hauptluftleitung
2 Bremssteuerventil
3 Hilfsluftbehälter
4 Notbremsbehälter
5 Retainerventil
6 Rohrleitung
7 Tastventil
8 1. Beaufschlagungsraum
9 Innenraum
10 Ventilsitz
11 Gehäusewandung
12 Kleinere Fläche
13 Differentialkolben
14 Größere Fläche
15 2. Beaufschlagungsraum
16 Gehäusestirnwand
17 Kolbenstange
18 Tastarm
19 Lagerbock
20 Einstellschraube
21 Widerlager
22 Ausnehmung
23 Dichtplatte
24 Anschlag
25 Ventilrohr
26 Ventilsitz
27 Feder
28 Feder
29 3. Beaufschlagungsraum
30 Schaltkolben
30 a Schaltkolben
31 Feder
32 Druckmittelkanal
33 Stößel
34 Eingangsraum
35 Doppeldichtplatte
36 Ventilkammer
37 Feder
38 Ventilsitz
39 Öffnung
40 Druckmittelkanal
41 Rückschlagventil
42 Luftbehälter
43 Rohrleitung
44 Bremszylinder
45 Rohrleitung
46 Schaltventil
47 Kammer
48 Kammer
49 Kammer
50 Trennwanddurchbrechung
51 Trennwanddurchbrechung
52 Membrankolben
53 Kammer
54 Feder
55 Ventildichtung
56 Feder
57 Stößel

Claims

1. Fahrzeugbeladungsabhängige Bremsdrucksteuereinrichtung für indirekt wirkende, einlösige Druckluftbremsen von Schienenfahrzeugen, mit einem einen ersten Bremsdruck aussteuernden Bremssteuerventil (2), mit einem Tastventil (7; 7′), welches einen vom ersten Bremsdruck entgegen Federkraft (28) beaufschlagbaren Tastkolben zum Bewegen eines die Fahrzeugeinfederung abtastenden Tastarmes (18) und eine in Abhängigkeit von den jeweils einstellbaren Taststellungen des Tastarmes (18) schaltende Ventileinrichtung aufweist, wobei die Ventileinrichtung den ersten Bremsdruck in einer einem beladenen Fahrzeug entsprechenden Taststellung einem Bremszylinder (44) und in einer einem unbeladenen Fahrzeug entsprechenden Taststellung einem Luftbehälter (42) zuführt, und mit einem von einem Differentialkolben (13) gesteuerten Reduzierventil (23, 26), welches den ersten Bremsdruck zu einem zweiten Bremsdruck reduziert, der ebenfalls dem Bremszylinder (44) zuführbar ist, wobei der Differentialkolben (13) auf seiner kleineren Fläche (12) vom in einem ersten Beaufschlagungsraum (8) herrschenden, ersten Bremsdruck und auf seiner größeren Fläche (14) vom in einem zweiten Beaufschlagungsraum (15) herrschenden, zweiten Bremsdruck beaufschlagt ist und wobei das Reduzierventil (23, 26) als in Strömungsrichtung zum Bremssteuerventil (2) öffnendes Rückschlagventil ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Differentialkolben (13) mitsamt dem einen Teil der Ventileinrichtung bildenden Reduzierventil (23, 26) im Tastventil (7,7′) angeordnet und mechanisch mit dem Tastarm (18) gekoppelt ist, wobei die erste Bremsdruckbeaufschlagung in Bewegungsrichtung des Tastarmes (18) zu den Taststellungen gerichtet ist;
- ein erstes Ventilteil (23) des in Schließrichtung federbelasteten (27) Reduzierventils (23, 26) mit dem Differentialkolben (13) durch einen Anschlag (24) in Öffnungsrichtung des Reduzierventils (23, 26) koppelbar ist, wobei der Anschlag (24) ein Spiel aufweist, dessen Größe, bezogen auf den Hubweg des Differentialkolbens (13) zum Einstellen der Taststellungen des Tastarmes (18), zwischen den Hubwegen für die Taststellungen bei beladenem und unbeladenem Fahrzeug liegt;
- ein zweites Ventilteil (26) des in eine Verbindung zwischen dem ersten und einem dritten Beaufschlagungsraum (8 bzw. 29) eingeordneten Reduzierventils (23, 26) mit einem ebenfalls im Tastventil (7; 7′) angeordneten Schaltkolben (30; 30 a) verbunden ist, der in Öffnungsrichtung des Reduzierventils (23; 26) wirkend vom im dritten Beaufschlagungsraum (29) herrschenden, zweiten Bremsdruck entgegen Federkraft (31) beaufschlagt ist und dessen Hubweg kleiner ist als das Spiel der Anschlagkupplung (24);
- der dritte Beaufschlagungsraum (29) mit dem Luftbehälter (42) verbunden ist, und
- ein in Abhängigkeit vom zweiten Bremsdruck schaltendes Wechselventil (10, 35, 38) vorhanden ist, das den Bremszylinder (44) bei unbeaufschlagtem Schaltkolben (30; 30 a und 52) mit einem ständig den ersten Bremsdruck führenden Raum (9; 49), ansonsten mit dem Behälter (42) verbindet.

2. Bremsdrucksteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselventil (10, 35, 38) vom Schaltkolben (30) schaltbar ist.

3. Bremsdrucksteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (13) eine Ausnehmung (22) aufweist, in welcher sich das als Dichtplatte (23) ausgebildete, erste Ventilteil befindet.

4. Bremsdrucksteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkolben (30) ein abgedichtet verschieblich in den ersten Beaufschlagungsraum (8) ragendes und in der Ausnehmung (22) mit dem als Ventilsitz (26) ausgebildeten, zweiten Ventilteil endendes Ventilrohr (25) trägt.

5. Bremsdrucksteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (13) eine den zweiten Beaufschlagungsraum (15) abgedichtet verschieblich durchragende Kolbenstange (17) trägt, deren Ende am Tastarm (18) angelenkt ist.

6. Bremsdrucksteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkolben (30) einen abgedichtet verschieblich in einen Eingangsraum (34) ragenden und dort vor einer in einer Ventilkammer (36) befindlichen Doppeldichtplatte (35) endenden Stößel (33) trägt, wobei die Eingangskammer (34) ständig an den Luftbehälter (42) angeschlossen ist und durch eine von einem durch die Doppeldichtplatte (35) unter Federbelastung (37) abdeckbaren Ventilsitz (38) umgebene Öffnung (39) mit der Ventilkammer (36) verbindbar ist und die Doppeldichtplatte (35) andererseits, entgegen der Federbelastung (37), vom Stößel (33) auf einen zweiten Ventilsitz (10) aufsetzbar ist, dessen Innenraum (9) ständig den ersten Bremsdruck führt.

7. Bremsdrucksteuereinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (13), der Schaltkolben (30), das Reduzierventil (23, 26) und das Wechselventil (10, 35, 38) gleichachsig angeordnet sind.

8. Bremsdrucksteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Verbindung (40) vom dritten Beaufschlagungsraum (29) zum Luftbehälter (42) ein in Strömungsrichtung zu letzterem öffnendes Rückschlagventil (42) eingeordnet ist.

9. Bremsdrucksteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselventil sich in einem Schaltventil (46) mit drei in einer Reihe angeordneten Kammern (47, 48 und 49) befindet, wobei die ständig mit dem Bremszylinder (44) verbundene, mittlere Kammer (48) über Trennwanddurchbrechungen (50 und 51) mit den seitlichen Kammern (47 und 49) verbindbar ist, wobei die Einmündungen der Trennwanddurchbrechungen (50 und 51) von in den seitlichen Kammern (41 und 49) befindlichen, federbelasteten Ventildichtungen (52; 55) abdeckbar sind, zwischen welchen sich ein Stößel (57) erstreckt, dessen Länge um einen Schalthub größer als der Abstand der Einmündungen ist, und daß die eine der seitlichen Kammern (47) ständig an den Luftbehälter (42) angeschlossen ist und gegenüberliegend zur Einmündung von einem mit der in ihr befindlichen Ventildichtung verbundenen Kolbenglied (52) begrenzt und die andere, seitliche Kammer (49) ständig vom ersten Bremsdruck beaufschlagt ist.