DE4213665C2 - Selbsttätige Umschalteinrichtung für eine Dualbremse, vorzugsweise für Schienenfahrzeuge im UIC-SZD Bereich - Google Patents

Description

Technische Lösungen für ein einziges bezüglich der unterschied­ lichen Merkmale umstellbares Bremssystem sind bekannt. Sie be­ treffen unter anderem das Merkmal der Ein- und Mehrlösigkeit. Da jedoch keine erprobte Lösung dieser Kategorie eingeführt ist und die Bahnverwaltungen das jeweils in ihrem Betriebsbereich zugelassene Bremssystem fordern, gewinnen jene Lösungen an Be­ deutung, bei denen zwei eigenständige, den Bedingungen der UIC und der Bahnen der SZD gerecht werdende Bremssysteme mit minde­ stens gemeinsamem Bremsgestänge installiert sind. Da der System­ wechsel im Rahmen der Aufgabenstellung stets mit einem Wechsel der Drehgestelle verknüpft ist, muß die erforderliche Umschal­ tung neben der Umschaltung der das jeweilige Bremssystem kenn­ zeichnenden Steuerventile auch die Umschaltung der bei den Bah­ nen der UIC und SZD unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse der Bremsgestänge einschließen.

Die nicht vorveröffentlichte DE 41 39 225 A1 zeigt eine Lösung, bei welcher durch Vermittlung des Drehgestelles ein mechanischer Stellweg erzeugt wird, welcher über Gestänge die zweckgerechte Betäti­ gung von drei oder vier pneumatischen Umschaltorganen besorgt.

Bei dieser Lösung wird weiterhin vorgeschlagen, den beiden Steu­ erventilen der Dualbremse ein von einem lastabhängigen Steuer­ druck beeinflußtes Relaisorgan nachzusetzen.

Diese Anordnung hat Nachteile. Die gleichzeitige Betätigung von drei oder vier Umschaltorganen der bekannten und allgemein ein­ geführten Art weisen einen hohen Betätigungswiderstand auf, wel­ cher an der Grenze einer beispielsweise manuell aufzubringenden Handkraft liegt. Die Übertragungsgestänge zwischen Drehgestell und Umschaltorganen müssen mithin so dimensioniert werden, daß sie diesen erforderlichen Betätigungswiderstand als Druckkraft zu übertragen imstande sind.

Da der Betätigungswiderstand der Umschaltorgane um den Wider­ stand einer Rückzugfeder mehr als verdoppelt wird und mit Rück­ sicht auf unvermeidlichen Verschleiß der mechanischen Kontakt­ organe im Drehgestell ein gesondertes, den Widerstand der Um­ schaltorgane und der Rückzugfeder übertreffendes Federungsglied zwecks Konstanthaltung des Betätigungshubes erforderlich ist, werden die Kontaktorgane im Drehgestell mit einer hohen Kontakt­ kraft an ungeschützter und zugleich ständig bewegter Stelle be­ lastet.

Der durch Anschläge im Wagenkasten begrenzte Stellweg des Betäti­ gungsgestänges muß mit großer Genauigkeit dem Drehwinkel der Um­ schaltorgane entsprechen, wobei mit Sicherheit auszuschließen ist, daß deren Endlagenanschläge wegen Zerstörungsgefahr in An­ spruch genommen werden. Dies ist nur durch eine die Konstruktion komplizierende Einstellmöglichkeit zu erreichen.

Diese, in der vorgeschlagenen Lösung nicht erkennbare Einstell­ möglichkeit ist auch erforderlich, weil die gewöhnlich in der Leitung installierten Umschaltorgane nach einem Tausch nicht mit der erforderlichen Genauigkeit die zuvor besessene Plazierung aufweisen. Unter diesen Umständen wirkt sich auch eine durch den rauhen Eisenbahnbetrieb naheliegende Deformation der Betätigungs­ gestänge nachteilig aus.

Nachteilig ist weiterhin, daß das Umschaltorgan des erwähnten Steuerventiles KE einen Drehwinkel von 75° besitzt entgegen 90° des Steuerventiles Matrossow bzw. der übrigen Umschaltorgane und dies durch eine spezielle Ausgestaltung des Betätigungsgestänges ausgeglichen werden muß.

Die Nutzung eines Steuerventiles Matrossow als Vorsteuerventil für ein von einem lastabhängigen Steuerdruck beeinflußtes Re­ laisventil ist unzweckmäßig, weil die ganz spezielle Art der be­ kannten Dreidruckregelung des Steuerventiles Matrossow nicht aus­ gelegt ist für kleine Vorsteuervolumina. Der an sich schon große Umsteuerfehler des Steuerventiles Matrossow wird durch das Nach­ setzen eines Relaisventiles weiter vergrößert. Die eigenständigen, manuell einstellbaren Laststufen des Steuerventiles Matrossow sind nicht synchron mit den vom lastabhängigen Relaisventil aus­ gesteuerten Bremsdrücken, was nicht sinnvoll ist. Außerdem befin­ det sich beim Betrieb im SZD-Bereich ein artfremdes und für die Bahnbediensteten unbekanntes Gerät im Einsatz, was zu Fehlbedie­ nungen führen kann. Schließlich läuft die gesonderte Trennung der Leistungen für den lastabhängigen Steuerdruck beim Drehgestell­ wechsel der gestellten Aufgabe zuwider.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu erarbeiten, durch die eine bei der Umspurung durch den Drehge­ stellwechsel selbsttätig erfolgende Umschaltung eines UIC-gerech­ ten Bremssystems auf ein SZD-gerechtes Bremssystem mit Steuerven­ til Matrossow gesichert wird und bei der die vorstehend genannten Mängel der bekannten Lösung beseitigt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Umschalteinrichtung sind in weiteren Patentansprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel er­ läutert.

Dabei zeigen im Zusammenwirken mit der Gesamtbremseinrichtung:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Lösung beim Betrieb im UIC-Bereich

Fig. 2 die erfindungsgemäße Lösung beim Betrieb im SZD-Bereich.

Es ergibt sich folgende Anordnung:
Die Bremsanlage eines Fahrzeuges mit dem UIC-Steuerventil 35 und dem SZD-Steuerventil 36, die auf die Bremszylinder 37 und 38 ein­ wirken, weist eine Umstelleinrichtung auf, bestehend aus den Ventil­ umschaltern 12 und 13 mit einer pneumomechanischen Betätigungs­ einrichtung und aus einem Systemumschalter 41.

Dabei erfolgt die Anordnung der Ventilumschalter 12 und 13 so, daß nur über sie eine Verbindung der Steuerventile 35 oder 36 mit der Hauptluftleitung 26 und mit dem Vorratsluftbehälter 27 erfol­ gen kann.

Der Kontrollschalter 41 wird im Kontaktbereich des Drehgestelles angeordnet.

Für die Bestandteile der Umschalteinrichtung ergibt sich folgende Ausgestaltung:
In dem Hohlzylinder 1 ist ein Kolben 2 gerührt, dessen den Hohl­ zylinder 1 gasdicht durchragende Kolbenstange 3 außerhalb des Hohlzylinders 1 nockenförmige Ausbildungen 4 und 5 aufweist, in deren Kontaktbereich mindestens zwei, zur Kolbenstange 3 senk­ recht gestellte, je einem, mit einem Zugang 6 bzw. 7 von der Hauptluftleitung 26 bzw. vom Vorratsluftbehälter 27 und zwei Aus­ gängen 8 und 9 bzw. 10 und 11 zu den Steuerventilen 35 und 36 ausgestatteten Ventilumschalter 12 bzw. 13 zugeordnete, und in Bezug auf ihren Ventilhub gegenläufig bewegliche Ventilstößel 14 und 15 angeordnet sind. Der jeweils unbetätigte Ventilstößel 14 oder 15 in seiner Kontaktlage mit der nockenförmig ausgebildeten Kolbenstange 3 bildet gleichzeitig die Endlagensicherung des Kol­ bens 3 durch Rastung.

Die Hubräume 16 und 17 im Hohlzylinder 1 beiderseits eines Kol­ bens 2 stehen in Verbindung mit den Ausgängen 18 und 19 des Sy­ stemumschalters 41, in dem ein Umschaltschieber 22 mit einem Taststößel 20 geführt wird, der neben den Ausgängen 18 und 19 ei­ nen Auslaß 31 zu überschleifen vermag, wobei der Kontrollschal­ ter 41 außerdem Auslässe 34 und 40 aufweist. Am Hohlzylinder 1 ist ein Ventilschalter 24 angeordnet, dem eine pneumomechanische Schauanzeige 25 nachgeordnet ist und dessen Stößel 23 in den Hub­ raum 16 des Hohlzylinders 1 hineinragt und sich im Hubbereich des Kolbens 2 befindet.

Sowohl die durchgehende Hauptluftleitung 26 als auch der gemein­ same Vorratsluftbehälter 27 der Dualbremse haben jeweils über Rückschlagventile 28 oder 29 Verbindung zu einem Druckraum 30, welcher seinerseits mit dem Zugang 31 des Systemumschalters 41 und einem Zugang 32 des Ventilschalters 24 verbunden ist. Die bei gegebenem Betriebszustand aus dem Schaltgehäuse 33 herausra­ gende Kolbenstange 3 kann als optische Schauanzeige ausgebildet werden.

Es ergibt sich folgende Wirkung, die zunächst anhand der Fig. 1, mithin beim Betrieb im UIC-Bereich, erläutert wird. Durch Ver­ mittlung des im UIC-Bereich eingesetzten Drehgestelles 21 wird der Taststößel 20 gemeinsam mit dem Umschaltschieber 22 in eine obere Endlage geführt.

Aus der bei gelöster Bremse mit dem Regeldruck von 5 bar aufge­ ladenen Hauptluftleitung 26 gelangt Druckluft zum Eingang 6 des Ventilumschalters 12 sowie über das Rückschlagventil 28 in den Druckraum 30 und damit über den Zugang 31 zum Umschaltschieber 22 und über den Zugang 32 zum Ventilschalter 24. In der dargestell­ ten Funktionslage des Umschaltschiebers 22 gelangt die am Zugang 31 anstehende Druckluft über den Ausgang 19 in den Hubraum 16 des Kolbens 2. Der Hubraum 17 ist über den Ausgang 18 des Umschalt­ schiebers 22 und den Auslaß 34 mit der freien Luft verbunden. Da­ mit gelangt der Kolben 2 mitsamt Kolbenstange 3 in die rechte Endlage und verursacht die in der Darstellung ersichtlichen ge­ genläufigen Stellungen der Ventilstößel 14 und 15.

Die am Zugang 6 des Ventilumschalters 12 anstehende Druckluft ge­ langt über den Ausgang 8 zum UIC-Steuerventil 35. Zugleich ist der zum SZD-Steuerventil 36 führende Ausgang 9 gesperrt.

Der Vorratsluftbehälter 27 ist über den Zugang 7 des Ventilum­ schalters 13 und dem freien Durchgang zum Ausgang 11 ebenfalls mit dem UIC-Steuerventil 35 verbunden. Der zum SZD-Steuerventil 36 führende Ausgang 10 ist gesperrt. In der Gesamtwirkung ist da­ mit das UIC-Steuerventil 35 mit der durchgehenden Hauptluftlei­ tung 26 und dem Vorratsluftbehälter 27 verbunden bei gleichzei­ tiger Absperrung des SZD-Steuerventiles 36. Da entsprechend dem gewählten Ausführungsbeispiel beide Steuerventile gesondert zuge­ ordnete Bremszylinder 37 und 38 besitzen, erübrigt sich deren Umschaltung mit einem dem Ventilumschalter 12 bzw. 13 entspre­ chenden Organ.

Die schon erläuterte Verbindung des Vorratsluftbehälters 27 mit dem UIC-Steuerventil 35 bewirkt dessen normale Aufladung auf den Regeldruck 5 bar. Druckluft aus dem Vorratsluftbehälter 27 ge­ langt zugleich auch über das Rückschlagventil 29 in den Druck­ raum 30, welcher voreilend zuvor auch schon über die Hauptluft­ leitung 26 und Rückschlagventil 28 gefüllt wurde. Damit ist der für die Funktion des Umschaltschiebers 22 und des Ventilschal­ ters 24 notwendige Speisedruck vorhanden, sofern während des Auf­ füllens nur in einem der Druckräume Druckluft vorhanden ist. In der rechten Endlage des Kolbens 2 befindet sich auch der Stößel 23 des Ventilschalters 24 in einer rechten Endlage, wobei die am Zugang 32 zugeführte Druckluft bis zur Schauanzeige 25 gelangt und dort den aktuellen Betriebszustand signalisiert.

Eine ebensolche Anzeige des Betriebszustandes ist auch durch das aus dem Schaltgehäuse 33 herausragende Ende der Kolbenstange 3 eindeutig signalisiert.

Der so beschriebene Schaltungszustand bewirkt auf bekannte Weise die Regelung des Bremsdruckes im Bremszylinder 37 durch das UIC-Steuerventil.

Das SZD-Steuerventil 36 und der ihm zugeordnete Bremszylinder 38 sind wirkungslos. Die bei der ersten Aufladung nach dem Drehge­ stellwechsel zustandegekommene rechte Endlage des Kolbens 2 bleibt bestehen, insbesondere auch dann, wenn z. B. während länge­ rer Betriebspausen die gesamte Bremsanlage drucklos wird. Der Ventilstößel 15 bildet in seiner Schaltstellung zugleich eine Endlagensicherung der Kolbenstange 3.

Gemäß Fig. 2 befindet sich durch Vermittlung des im SZD-Bereich eingesetzten Drehgestelles 39 der Taststößel 20 gemeinsam mit dem Umschaltschieber 22 in der unteren Endlage. Die beim Zugang 31 anstehende Druckluft gelangt über den Ausgang 18 in den Hubraum 17 des Kolbens 2, während der Hubraum 16 über den Ausgang 19 und den Auslaß 40 mit der freien Luft verbunden ist.

Damit gelangt der Kolben 2 mitsamt seiner Kolbenstange 3 in die linke Endlage.

Im Ergebnis wird durch die Betätigung der Ventilumschalter 12 und 13 das gemäß Fig. 1 bisher abgeschaltete SZD-Steuerventil 36 mit der Hauptluftleitung 26 und dem Vorratsluftbehälter 27 ver­ bunden und das UIC-Steuerventil 35 von diesen Druckräumen abge­ sperrt. Durch die Aktivierung des SZD-Steuerventiles 36 ist nun­ mehr der Bremszylinder 38 wirksam.

Die Verwendung von zwei Bremszylindern ist für die Verwendung der vorgeschlagenen Umschalteinrichtung nicht zwingend, sondern ent­ spricht einem Ausführungsbeispiel, bei dem dargelegt werden soll, daß mit der Umschalteinrichtung auch die erforderliche Umstellung der Gesamt-Bremsklotzkraft erfolgt.

Bei Verwendung eines gemeinsamen Bremszylinders ist die Umschalt­ einrichtung um einen Ventilumschalter zu erweitern. Die Betäti­ gung eines dann erforderlichen mechanischen Lastwechsels kann dann zweckmäßig durch Vermittlung des Krafthubes der Kolbenstange 3 in nicht näher dargestellter Weise erfolgen.

Der Erfindungsgedanke schließt auch die Möglichkeit ein, die Ven­ tilumschalter 12 und 13 durch Kopplung mit einer mechanischen Um­ schalteinrichtung zu betätigen. In diesem Fall ist die nockenför­ mig ausgestaltete Kolbenstange 3 als verdrehbare Nockenwelle auszubilden. Dabei entfallen Umschaltschieber 22, Ventilschalter 24 und Hohlzylinder 1 mit Kolben 2.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, ist die Schaltung der Luftwege nach kurzem Hub des Umschaltschiebers 22 vollzogen.

Diesem Schalthub kann ein reiativ großer Nachhub folgen, der kei­ nerlei Wirkung als die zu Hubbeginn eingetretene hat, das heißt, der Taststößel 20 kann in seiner Länge um das Maß des möglichen Nachhubes verschleißen, ohne daß die Schaltwirkung gestört ist. Damit ist das in solchen Fällen übliche Teleskopglied nicht er­ forderlich.

Claims (4)

1. Selbsttätige Umschalteinrichtung für eine Dualbremse, vorzugs­ weise für Schienenfahrzeuge im UIC-SZD-Bereich, mit zwei an der Hauptluftleitung angeschlossenen, mit Ausschaltvorrichtungen versehenen, sich gegenseitig ausschließenden Steuerventilen und einem gemeinsamen Vorratsluftbehälter, gekennzeichnet da­ durch, daß die Umschalteinrichtung aus einem Systemumschalter (41) und den die Ausschaltvorrichtung bildenden Ventilumschal­ tern (13 und 14) mit einem Hohlzylinder (1) besteht, wobei in dem Hohlzylinder (1) ein Kolben (2) geführt ist, dessen den Hohlzylinder (1) gasdicht durchragende Kolbenstange (3) außer­ halb des Hohlzylinders (1) nockenförmige Ausbildungen (4 und 5) aufweist, in deren Kontaktbereich mindestens zwei, zur Kolbenstange (3) senkrecht gestellte, je einem mit einem Zu­ gang (6 bzw. 7) und zwei Ausgängen (8 und 9 bzw. 10 und 11) ausgestatteten Ventilumschalter (12 bzw. 13) zugeordne­ te und in Bezug auf ihren Ventilhub gegenläufig bewegliche Ventilstößel (14 und 15) angeordnet sind, und die Hubräume (16 und 17) beiderseits des Kolbens (2) in Verbindung ste­ hen mit den Ausgängen (18 und 19) des Systemumschalters (41), der weitere Auslässe (34 und 40) und einen Zugang (31) aufweist und in dem ein federbelasteter Umschaltschieber (22) mit einem Taststößel (20) geführt wird, wobei der Systemum­ schalter (41) im Kontaktbereich der Drehgestelle (21 oder 39) angeordnet wird.

2. Selbsttätige Umschalteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich­ net dadurch, daß in den Hubraum (16) des Hohlzylinders (1) ein Stößel (23) eines Ventilschalters (24), dem eine pneumomecha­ nische Schauanzeige (25) nachgeordnet ist, hineinragt und sich im Hubbereich des Kolbens (2) befindet.

3. Selbsttätige Umschalteinrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekenn­ zeichnet dadurch, daß sowohl die durchgehende Hauptluftlei­ tung (26) als auch der gemeinsame Vorratsluftbehälter (27) der Dualbremse jeweils über Rückschlagventile (28 und 29) Ver­ bindung haben zu einem Druckraum (30), welcher seinerseits mit dem Zugang (31) des Kontrollschalters (41) und dem Zugang (32) des Ventilschalters (24) verbunden ist.

4. Selbsttätige Umschalteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich­ net dadurch, daß die bei gegebenem Betriebszustand aus einem Schaltgehäuse (33) herausragende Kolbenstange (3) als optische Schauanzeige ausgebildet ist.