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Druckluftbremsvorrichtung mit Haupt- und Hilfszylinder. Die Erfindung
betrifft Druckluftbremsvorrichtung derjenigen Art, bei welcher zwei Bremshebel verwendet
werden, die durch eine Z"erbindungsstange verbunden sind und getrennt voneinander
durch zwei oder mehr Bremsensteuerungselemente, jedes bestehend aus einem Bremszylinder
mit Bremskolben, angetrieben werden. Hierbei bewegt der Kolben des einen, des Hilfssteuerelements,
zunächst das Bremsgestänge vor, wenn dein Hilfszylinder Druckluft zugeführt wird,
so daß die Bremsklötze an die Räder angelegt werden, während der eigentliche Bremsdruck
durch das andere, das Hauptbremsensteuerungselement, verursacht wird. Die Umstellung
des Gestänges in die Bremsstellung erfordert einen erheblichen Kolbenhub, besonders
wenn die Bremsklötze stark abgenutzt sind. Je länger dieser Hub wird, um so größer
ist der Druckluftverbrauch bei jeder Bremsung.
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Um diesen Luftverbrauch zu vermindern, sind Bremsgestänge mit veränderlichen
Übersetzungsverhältnissen vorgeschlagen worden, bei welchen während des ersten Teils
des Kolbenweges, der den Vorschub des Bremsgestänges bewirkt, eine kleinere und
dann erst die normale Hebelübersetzung zur Wirkung kommt. Bekannt ist ferner eine
Anordnung, bei welcher das Hilfssteuerelement mit einer Kniehebelvorrichtung versehen
ist, uni eine schnelle Anlegung der Bremsklötze an die Räder zu bewirken. Indes
war dabei die Anordnung so getroffen, daß der von dem einen Steuerungselement ausgeübte
- Druck durch das zweite Steuerungselement von dein einen Bremshebel auf den andern
übertragen wurde, so daß die Bewegung des Bremshilfskolbens nicht unabhängig von
dein durch den Hilfszylinderkolben ausgeübten Druck war, und die beiden Elemente
waren an dem gleichen Punkte eines der Bremshebel angeschlossen.
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Gemäß der Erfindung wird der Kolben des Hilfsbremszvlinders an einem
verhältnismäßig nahe an der Verbindungsstange liegenden Punkte eines der Bremshebel
angeschlossen, während der Kolben des Hauptbremsensteuerungselementes an einem weit?r
von der Verbindungsstange entfernt liegenden Punkte des Bremshebels angeschlossen.
ist. Hierdurch wird erreicht, daß eine verhältnismäßig geringe Auswärtsbewegung
des Kolbens lie zur Heranführung der Bremsklötze an die Räder erforderliche Bewegung
bewirkt, so daß hierzu nur eine verhältnismäßig geringe Menge Druckluft erforderlich
ist und Gier Hilfsbehälter erheblich kleiner aushefiihrt wenden kann als bisher.
Wird die Bremswirkung dann verv ollstiin,-agt durch die Zuführung von Druckmittel
zum Hauptbremszylinder, so wird wegen der Lage des Verbindungspunktes des Kolbens
dieses Zylinders am Bremshebel der erforderliche Bremsdruck auf die Bremsklötze
unter Benutzung der vollen Hebelwirkung der Breinshebel ausgeübt, so daß der gewünschte
Bremsdruck mit einem Druckminimum im Hauptbremszylinder erzielt wird. Bei der Anordnung
nach der Erfindung« ird die Verwendung von Kniehebeln und vervielfachenden Hebelübersetzungen,
welche. die Konstruktion verwickelt und unsicher in der Wirkung machen, in einfacher
Weise vermieden.
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Um zu erreichen, daß die Kolbenstange des Hauptsteuerungseletnents
sich aus ihrem Zylinder unter der Einwirkung des Hilfssteuerungselements nach außen
bewegen kann, ohne eine entsprechende Bewegung des Hauptzyiinderkolbens zu erzwingen,
wird vorteilhaft die Kolbenstange des Hauptsteuerungselements mit ihrem Kolben durch
eine an sich bekannte einseitig wirkende Sperrvorrichtung verbunden. Auch kann bei
der Anordnung nach der Erfindung durch Bemessung der Druckeinlässe in den Nebenzylinder
und den Hauptzylinder in einfacher Weise erreicht werden, daß der Nebenzylinder
schnell eine mäßig starke Bremskraft ausübt, die alsdann durch die Wirkung des Hauptzylinders
allmählich erhöht wird, so daß auf einfachste Weise Abstufungen in den Bremswirkungen
erzielt werden, ohne daß verwickelte Ventile dazu erforderlich sind. So ist es gemäß
der Erfindung möglich, die für verschiedene Zuglängen und Fahrgeschwindigkeiten
günstigste Entwicklung der wirksamen Bremskraft ohne Anwendung eines besonderen
Druckregulierventils zu erreichen und das Steuerventil durch Fortlassung des Druckreglers
zu vereinfachen. Auch kann eine beschleunigte Übertragung der Bremswirkung von Wagen
zu @#@'agen mit der Einrichtung nach der Erfindung vorgesehen werden, ohne daß dazu
die Anwendung einer besonderen Übertragungskatnmer im Steuerventil erforderlich
ist. Außerdem ermöglicht der Gegenstand der Erfindung eine zweckmäßige Abstufung
der Bremskraft entsprechend zier jeweiligen Fahrzeuglast.
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Die Zeichnungen stellen verschiedene Ausführungsformen
des
Erfindungsgegenstandes dar. Die Ausführungsform nach Abb. i zeigt eine Anordnung
mit gleichzeitigem Einlaß von Druckluft in beide Bremszylinder. Abb. 2 zeigt das
Steuerventil nach Abb. i teilweise im Schnitt. Abb. 3 zeigt eine Ausführungsform
der Erfindung, bei welcher die Druckluft zunächst nur in den Nebenzylinder geleitet
wird und erst aus diesem Zylinder auch in den Hauptzylinder gelangt. In der Abb.
.f sind die verschiedenen Stellungen eines Hahnes angegeben, der bei der Anordnung
nach Abb. 3 dazu verwendet werden kann, den Luftdurchgang vom -Nebenzylinder zum
Hauptzylinder nach Bedarf mehr oder weniger zu drosseln. Abb. 5 stellt eine weitere
Ausführungsform der Erfindung dar, die eine Abstufung der Bremskraft entsprechend
der Fahrzeuglast ermöglicht, j e nachdem das Fahrzeug leer oder schwer beladen ist.
Die Abb. 6 zeigt in einer Seitenansicht und einer Ansicht von oben eine Schaltvorrichtung,
die dazu dient, den in Abb. 5 gezeichneten Hahn 22 von einer Seite des Fahrzeuges
aus umzustellen.
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Von den normalen Bremsteilen ist in den Abbildungen die Hauptbrenisleitung
mit L, der Hilfsluftbehäiter mit B, das Steuerventil finit S und das Auslösev entil
mit _A bezeichnet. Das Zweigrohr, das von der Hauptleitung L nach dem Steuerventil
S führt, wird gewöhnlich mit einem einfachen Absperrhahn versehen, um nötigenfalls
durch Schließen dieses Hahnes die Bremsvorrichtung eines Fahrzeuges außer Tätigkeit
setzen zu können, ohne den Betrieb der Bremse an anderen Fahrzeugen des Zuges zu
stören.
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Bei allen Ausführungsbeispielen der Erfinclung ist der Hauptbremszylinder
mit- i, der Nebenl>reinszvlinder mit 2, die lose Druckstange des Hauptzylinders
mit 3, die Kolbenstange des _Nebenzylinders mit 4., der mit diesen Stangen verbundene
Haupthebel des Bremsgestänges mit 5, die hohle Kolbenstange des Hauptzylinders mit
6, die daran befestigte Sperre mit ;, der Anschlagstift der Sperre mit S, das vom
Steuerventil nach dem Hauptzylinder führende Rohr mit 9 und das Rohr, welches das
Steuerventil mit dem Nebenzylinder verbindet, mit io#bezeichnet.
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Gemäß der Erfindung sind die Bremsensteuerungshebel, die durch eine
Stange verbunden sind, derart angeschlossen, daß die Stange d. des Hilfsbremszylinders
mit dem Bremshebel 5 an einem verhältnismäßig nahe an der Verbindungsstange liegenden
Punkte verbunden ist, während der Kolben des Hauptbremszvlinders i an einem weiter
von der Verbindungsstange entfernt liegenden Punkte des Bremshebels 5 angeschlossen
ist.
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Die Druckstange 3, die in der hohlen Kolbenstange 6 gleiten kann,
ist mit Einschnitten versehen, ähnlich einer Zahnstange. Die Sperre 7 ist von bekannter
Bauart; sie .enthält einen Bolzen mit einer . gespannten' Schraubenfeder, die stets
bestrebt ist, einen Riegel derart einzustellen, daß er in einen Einschnitt der Druckstange
3 eingreift. Solange der Kolben des Hauptzylinders i sich jedoch in der in Abb.
i gezeichneten Lösestellung befindet. wird der Sperriegel durch den Anschlagstift
g, der sich gegen den Zylinderdeckel legt, in die gezeichnete Lage bewegt, so daß
die Druckstange in ihrer Längsi ichtung ungehindert verschoben werden kann.
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Das in allen Ausführungsbeispielen verwendete Steuerventil S entspricht
in seiner allgemeinen Bauart dem bekannten >verbesserten« Westinghouse-Steuerventile
mit Übertragungskammer. Es kann jedoch für die Zwecke dieser Erfindung erheblich
vereinfacht werden, wie die Abb.2 zeigt, da die Ventileinrichtung, die gewöhnlich
angewandt werden muß, um den Einlaß der Druckluft in den Bremszylinder sachgemäß
abzustufen (das sogenannte »Mindestdruckventil«), bei Äusführung der vorliegenden
Erfindung fortgelassen werden kann. Darin besteht ein großer Vorteil, den die vorliegende
Erfindung bietet. Anstatt des gezeichneten Westingliouse-Steuerventils ist jedoch
auch jede andere bekannte Stetieeventilbauart verwendbar, und auch dabei ist ein
yTindestdruckventil nicht erforderlich.
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Die Wirkungsweise der Bremseinrichtung nach den AM. i Lind
2 ist folgende: Die Druckluft wird in bekannter Weise durch die Hauptleitung I_
und das Steuerventil S in den Hilfsluftbehälter B geleitet und dort für den Betrieb
der Bremse aufgespeichert. Durch Druckverminderungen in der Leitung L wird das Steuerventil
S umgestellt, worauf Druckluft aus dem Behälter B durch den Schieber i i (Abb. 2)
des Steuerventils in die Ventilkammer 12 eingelassen wird. Diese Kammer steht durch
den Kanal 13 und (las Rohr io (Abb. i) mit dem Nebenzyiiiider 2 sowie durch die
enge Bohrung 14 und das Rohr 9 (Abb. a) mit dem Hauptzylinder i in Verbindung. Die
«reiten Durchginge, die nach dem \Tebenbremszylinder führen, gestatten der Druckluft
aus der Kammer 1 2 schnell in diesen Zylinder überzuströmen, und dessen Kolben tvird
nun durch den Luftdruck nach links getrieben, wobei er durch die Kolbenstange q.
den Gestängehebel 5 in die Bremsstellung bewegt und die Bremsklötze mit mäßiger
Kraft an die Räder preßt. Dabei verschiebt der Hebel 5 auch die damit verbundene
Druckstange 3 nach links.
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Von der Kammer 12 gelangt die Preßluft durch die enge Bohrung 1¢ nur
langsam in
den Häuptzylintler z, und da dessen Rauminhalt erheblich
größer ist als derjenige des Nebenzylinders 2, so kommt der Kolben des Hauptzylinders
erst zur Wirkung, nachdem der Nebenzylinder das Gestänge umgestellt und die gezahnte
Druckstange 3 aus der in Abb. i gezeichneten Lage nach links verschoben hat. Wenn
nun der Kolben des Hauptbremszylinders mit der daran befestigten hohlen Stange 6
durch den Luftdruck nach links getrieben, so hebt sich der Anschlagstift 8 der Sperre
7 von dem Deckel des Bremszylinders ab, sobald der Hauptbremskolben einen kurzen
Weg zurückgelegt hat. Dann verschiebt der federbelastete Stoßbolzen der Sperre 7
den Sperriegel aus der gezeichneten schrägen Stellung in eine Lage rechtwinklig
zu der Druckstange 3, und der Riegel greift in einen Einschnitt dieser Stange ein,
wodurch er die hohle Kolbenstange 6 mit der Druckstange 3 verriegelt. Dadurch wird
eine Weiterbewegung des Hauptbremskolbens verhindert, und dieser Kolben überträgt
nun die Bremskraft durch die Stange 6, die Sperre 7 und die Druckstange 3 auf den
Hebel ; und die damit verbundenen Bremsklötze.
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Beim Lösen der Bremse verbindet der Schieber i i des Steuerventils
in bekannter Weise den Kanal 15 (Abb. 2) mit der Außenluft. Dann strömt die im Hauptzylinder
i vorhandene Druckluft durch das Rohr 9 (Abb. i) und den Kanal 15 schnell ins Freie
aus, während die Druckluft aus dem Nebenzylinder 2 durch das Rohr io nach der Steuerventilkammer
12 zurückströmt und durch die Kanäle 14 und 15 ebenfalls ins Freie gelangt. Dann
werden die Kolben der beiden Bremszylinder durch die vorher zusammengedrückten Rückdruckfedern
in die gezeichneten Lösestellungen zurückbewegt. Beim Rückgange der Kolbenstange
6 stößt der Anschlagstift 8 der Sperre an den Deckel des Hauptzylinders, und dadurch
wird der Sperriegel 7 wieder in die gezeichnete Lage gedreht, so daß er nicht mehr
in die Einschnitte der Druckstange 3 eingreifen kann. Diese Stange wird daher mit
dem Hebel 5 wieder in die gezeichnete Lage zurückbewegt.
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Anstatt der in den Ausführungsbeispielen gezeichneten Sperre 7, 8
kann jede andere bekannte Bauart angewandt werden. Dem gewählten Durchmesser des
Nebenzylinders 2 entspricht ein bestimmter Druck auf die Bremsklötze, der bei Einleitung
einer Bremsung sofort ausgeübt wird, und von der Weite der Bohrung 14 (Abb:2) im
Steuerventile ist die nachfolgende Entwicklung des nutzbaren Druckes auf den Kolben
des Hauptbremszylinders abhängig. Bei Verwendung eines Steuerventils von anderer
Bauart oder bei Speisung der Bremszylinder mit Leitungsdruckluft kann eine geeignete
Drosselung der Lufteinströmung in den Hauptbremszylinder ebenfalls ohne Schwierigkeiten
vorgesehen werden. Durch die Doppelwirkung des Haupt- und N ebenzyiinders wird die
Anwendung eines besonderen Druckreglers überflüssig.
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Zur weiteren Vereinfachung der Bremseinrichtung kann der @Tebenbremszylinder
2 als Übertragungskammer zur schnellen Fortpflanzung der Bremswirkung von Wagen
zu Wagen benutzt werden, indem dieser Zylinder bei Einleitung einer Bremsung entweder
ausschließlich oder teilweise mit Leitungsluft und der Hauptbremszylinder- mit Druckluft
aus dem Hilfsluftbehälter gefüllt wird. Bei dem in Abb. 2 dargestellten Steuerventile
fällt dann die kugelförmige Übertragungskammer fort, und das nach dem INebenzylinder
2 führende Rohr io wird mit dem Kanale 16 (Abb.2) verbunden, den der Schieber i
i des Steuerventils bei Einleitung einer Bremsung mit Leitungsdruckluft füllt, die
dann auch in den Nebenzylinder 2 gelangt. Dadurch wird der Druck in der Leitung
schnell vermindert und die Fortpflanzung der Bremswirkung beschleunigt.
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Die Abb. 3 stellt eine andere Ausführungsform der Erfindung dar, wobei
die Druckluft nach den beiden Bremszylindern nicht auf zwei getrennten Wegen, sondern
gemeinsam durch das Rohr 17 zugeführt wird. Dabei steht die Ventilkammer 12 (Abb.2)
des Steuerventils durch einen weiten Durchgang mit dem Rohre 17 in Verbindung, und
der Kanal 13 des Steuerventils fällt fort. Dies Rohr 17 führt also von der Kammer
12 des Steuerventils S nach dem Nebenbremszylinder 2, so daß dieser stets zuerst
zur Wirkung kommt. Der Nebenzylinder steht mit dein Hauptzylinder i durch ein Rohr
18 in Verbindung, in welches ein Dreiweghahn i9 eingebaut werden kann. Dieser Hahn,
der in Abb. 4 besonders dargestellt ist, öffnet bei seinen drei Einstellungen Durchgänge
von verschieden weiten Querschnitten. Bekanntlich muß zur Erzielung von stoßfreien
Bremsungen die Entwicklung der wirksamen Bremskraft um so langsamer erfolgen, je
länger die Züge sind und je langsamer sie gewöhnlich fahren. Durch entsprechende
Einstellung des Hahnes i 9 kann man die Zeitdauer der Druckentwicklung im Hauptbremszylinder
i der Länge und durchschnittlichen Fahrgeschwindigkeit der Züge anpassen, in welchen
der betreffende Wagen zur Zeit läuft. Für lange Güterzüge wird zweckmäßig die engste
Bohrung des Hahnes (Griffstellung III, Abb.4) angewandt. Die Stel-
Jung
II ist für- mittlere Zuglängen bestimmt, und für kurze Personen- und Schnellzüge
eignet sich am besten die Stellung I mit weitem Durchgang.
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Ein derartiger Schalthahn kann bei der Bremseinrichtung nach Abb.
i in das Rohr 9 eingebaut werden, wenn man bei dieser Ausführungsform die Entwicklung
des Druckes im Hauptbremszylinder regelbar einrichten will. Die enge Bohrung 14
(Abb. 2) im Steuerventile ist dann zu erweitern, so daß sie mindestens eine Durchgangsweite
erhält, die der größten Bohrung des Hahnes entspricht.
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Durch die getrennte Anordnung der beiden Bremszylinder wird die Kolbenstange
4 verkürzt und unter Umständen die Anbringung der Zylinder an den Fahrzeugen erleichtert.
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Die Abb.5 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, die alle
Vorteile der bereits beschriebenen Anordnungen bietet und außerdem eine Abstufung
der Bremskraft bei stark belasteten und leeren Fahrzeugen ermöglicht, ähnlich wie
dies bei bekannten Bremseinrichtungen bereits geschieht. Zu diesem Zwecke wird in
dem Rohre 2o, 21, das vom Steuerventile S nach dem Nebenzylinder 2 führt, ein Schalthahn
22 vorgesehen, der bei einer Einstellung die Rohrzweige 2o und 21 unmittelbar miteinander
verbindet, wie die Abb. 5 zeigt, und bei einer anderen Einstellung den unmittelbaren
Durchgang von 2o nach 21 abschließt und die vom Steuerventile S durch das Rohr 2o
herkommende Druckluft durch einen Druckdurchlaßregler 23 sowie die Rohre 24 und
21 nach dem Nebenzylinder leitet. Mit dem Rohre 24 kann eine Luftkammer 25 verbunden
werden, die von der Luft, welche durch dies Rohr strömt, mit Druck gefüllt wird.
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Der Durchlaßregler 23 dient dazu, den Durchlaß der Druckluft selbsttätig
abzusperren, sobald im Nebenzylinder ein bestimmter Druck erreicht ist, für den
der Regler eingestellt ist. Solche Regler sind bekannt; sie enthalten gewöhnlich
einen Kolben, der einerseits von der durchströmenden Druckluft und andererseits
von dem Drucke einer einstellbaren Feder beeinflußt wird. Wenn der Luftdruck die
Federspannung überwindet, so wird der Kolben umsteuert, und dabei schließt er das
Durchlaßv entil ab.
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Bei dieser Ausführungsform der Erfindung werden die Größenverhältnisse
des Hauptbremszylinders i und des Hilfsluftbehälters B so gewählt, daß die bei der
normalen Wirkungsweise der Bremsteile erzielte volle Bremskraft zur Abbremsung des
Eigengewichtes und einer verhältnismäßig hohen Last des Fahrzeugs - evtl. der vollen
Last -ausreicht. Wenn das -Fahrzeug schwer beladen ist, so wird der Schalthahn 22
so eingestellt, wie die Abb. 5 zeigt, dann .entspricht die Wirkung der Bremseinrichtung
derjenigen nach Abb.3, und die Teile 23, 24 und 25 bleiben außer Tätigkeit. Ist
das Fahrzeug nur wenig belastet oder leer, so stellt man den Schalthahn 22 in seine
zweite Arbeitsstellung, wobei er die beim Bremsen vom Steuerventile S durch das
Rohr 2o herkommende Druckluft durch den Durchlaßregler 23 und die Rohre 24 und 21
nach dem Nebenzylinder 2 leitet, von wo sie auch in den Hauptzylinder i überströmt,
wie mit Bezug auf die Abb.3 beschrieben worden ist. Gleichzeitig wird die Luftkammer
25 aus dem Rohre 24 mit Druck gefüllt; sie bildet also eine Vergrößerung der Zylinderräume
und bewirkt bei allen Bremsungen entsprechend der gewählten Größe der Kammer eine
Verminderung des Luftdruckes, der in den Zylindern i und 2 erzielt wird. Sobald
der in den Nebenzylinder 2 eingelassene Druck eine bestimmte Höhe erreicht, die
dem Leergewichte des Fahrzeugs angepaßt wird, schließt der Durchlaßregler 23 selbsttätig
die weitere Zuführung von Druckluft ab. Der Höchstdruck in den Bremszylindern i
und 2 und damit auch die Abnahme des Druckes im Hilfsluftbehälter wird also bei
den Bremsungen bestimmt begrenzt. Durch die Einstellung des Reglers 23 kann diese
Druckbegrenzung so eingerichtet werden, daß bei beiden Stellungen des Schalthahnes
22 bei Vollbremsungen die gleiche Druckabnahme im Hilfsluftbehälter B eintritt.
Dadurch wird bei allen Bremsungen ein gleichzeitiges Lösen der Bremsen erzielt,
unabhängig davon, ob an den verschiedenen Wagen die Luftkammern 25 eingeschaltet
oder ausgeschaltet sind. Die Bremsen an leeren und beladenen Wagen lösen also stets
gleichzeitig sowie in Übereinstimmung mit den normalen Einkammerbremsen.
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Wird kein Durchlaßregler 23 verwendet, so kann man durch Anordnung
eines einfachen Druckablaßventils in Verbindung mit der Luftkammer 25 den in dieser
Kammer und in den beiden Bremszylindern herrschenden Luftdruck auf eine bestimmte
Höhe begrenzen.
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Die Einstellung des Hahnes 22 kann mittels der in der Abb. 6 dargestellten
Umschaltvorrichtung, bestehend aus einem Hebel 26, einer Welle 27 und einer Zugstange
2ä, von den Längsseiten des Fahrzeugs aus erfolgen, wobei die Stellung des Hebels
26 die jeweilige Hahnstellung für -»leere« und »beladene« Fahrzeuge an einem Schilde
29 anzeigt, das an einem Langträger des Fahrzeuguntergestelles befestigt ist.
Bei
getrennter Zuführung der Druckluft stach den beiden Zylindern (Abb. i) kann man
den in der Abb.5 dargestellten Schalthahn 22 nebst zugehörigem Druckdurchlaßregler
23, dem Umleitungsrohre 24 und der Luftkammer 25 mit dem Lufteinlaßrohre g des Hauptzylinders
i verbinden, während der Nebenzylinder 2 unabhängig von diesen Teilen durch das
Rohr io mit Druckluft gespeist wird.
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Die Erfindung ist natürlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern kann mit zahlreichen Abweichungen davon ausgeführt werden, ohne
den Patentschutz zu beeinträchtigen. Insbesondere bildet die Anwendung eines Steuerventils
keinen wesentlichen Teil der Erfindung, sondern die zur Speisung der Bremszylinder
erforderliche Druckluft kann unmittelbar aus der Hauptleitung L zugeführt werden,
wie dies bei direktwirkenden Bremsen geschieht.