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Selbsttätige Nachstellvorrichtung für Bremsen an Eisenbahnwagen u.
dgl. Gegenstand der Erfindung ist ein für selbsttätige Regelung der Spielräume zwischen
den Bremsklötzen und den Rädern an Eisenbahnwagen u. dgl. bestimmter Apparat, dessen
Wirkung sich auf der Verwendung einer Schraubenspindel begründet, die zur Verkürzung
und gegebenenfalls auch zur Verlängerung des Abstands zwischen - zwei Punkten des
Bremsgestänges bestimmt ist, wobei - wenn die Schraubenspindel mit dem einen Punkt
und eine auf die Spindel aufgeschraubte Mutter mit dem andern Punkt des Bremsgestänges
verbunden sind - eine Verkürzung bzw. Verlängerung des Abstands zwischen diesen
Punkten entsprechend dem Verdrehen der Spindel oder der Mutter in der einen oder
der entgegengesetzten Richtung erfolgt. In diesem Zusammenhang kann der Einfachheit
halber angenommen werden, daß die Schraubenspindel stillsteht und nur die Mutter
drehbar ist, obgleich natürlich die Rollen auch vertauscht sein können.
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Wenn man nun in obenerwähnter Weise eine derartige Schraubenspindel
verwendet, um bei Nachstellvorrichtungen der hier in Frage kommenden Art den Abstand
zwischen zwei Punkten zu verkürzen und gegebenenfalls auch zu verlängern, können
durch verschite.-dene Wahl von Schraubenspindeln zwei verschiedene Fälle vorkommen.
Einmal kann die Steigung des Gewindes der Spindel und- somit natürlich auch der
Mutter so klein gewählt werden, daß die Schraubenverbindung selbstsperrend oder
-hemmend ist, d. h. keine Verdrehung der Mutter durch axial gerichtete Kräfte verursacht
werden kann, in welchem Fall die Nachstellvorrichtung nur zur Verkürzung des Abstands
zwischen den zwei Punkten im Bremsgestänge, entsprechend der erforderlichen Kompensation
für den Verschleiß der Bremsklötze, verwendet werden kann. Das andere Mal kann das
Gewinde nicht selbstsperrend oder -hemmend sein, d. h. eine Verdrehung der Mutter
kann durch axial gerichtete Kräfte verursacht werden, in welchem Fall die Nachstellvorrichtung
sowohl für die Verkleinerung von zu großen Spielräumen als auch Vergrößerung von
zu kleinen Spielräumen verwendet werden kann.
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Es ist bereits an sich bekannt, bei ähnlichen, für den gleichen Zweck
bestimmten Apparaten sowohl selbsthemmende als auch nicht selbsthemmende Schraubenspindeln
zu verwenden, und man hat ferner bereits vorgeschlagen, bei Nachstellvorrichtungen
eine zwangläufig gesteuerte Sperrvorrichtung zu verwenden, die bei Verwendung von
nicht selbsthemmenden Schraubenspindeln eine Sperrung der Mutter verursacht, sobald
der Kolbenhub .eine gewisse Größe erreicht hat. Schließlich ist bereits bekannt,
in der Betätigungsvorrichtung, die bei Bewegung des Bremskolbens eine Drehbewegung
auf die Mutter in solchem Sinne überführt, daß eine Verkleinerung der Spielräume
erzielt wird, ein nachgiebiges Organ einzuschalten, das die überschußbewegung der
Betätigungsvorrichtung in sich aufnimmt, die noch nach erfolgter Sperrung der Mutter
auftreten kann.
Das Merkmal der vorliegenden Erfindung liegt in
der Hauptsache darin, daß bei solchen Nachstellvorrichtungen, wo das eben erwähnte
nachgiebige Organ als Kupplung ausgebildet (oder durch eine solche ersetzt) ist,
die nach Festklemmung der Mutter und Schraubenspindel gleiten kann, diese Kupplung
durch geeignete Organe derart zwangläufig gesteuert wird, daß eine Einschaltung
der Kupplung in einem gewissen Zeitpunkt während der Bremsbewegung erfolgt. Gleichzeitig
haben hierbei andere zum Apparat gehörige, mechanische Einzelteile vereinfacht und
ihre Wirkungsweise bedeutend verbessert werden können. Besonders gilt dies von der
eingangs erwähnten, mit der Vorrichtung zum Überführen der Schaltbewegung vom Bremskolben
auf die Mutter zusammenwirkenden Sperrvorrichtung, die in früheren Ausführungsformen
mit Hilfe der Bewegung der Betätigungsvorrichtung ein- und ausschaltbar war, dagegen
im vorliegenden Fall stets eingeschaltet ist und als Mitnehmer in der einen Drehrichtung
wirkt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht, und zwar angebracht
in einer Zugstange zwecks Verkürzung und gegebenenfalls auch Verlängerung des Abstands
zwischen den Festpunkten der Zugstange. Es zeigt Abb. i den ganzen Apparat in Seitenansicht
mit der oberen Hälfte im Schnitt, Abb. 2 einen Querschnitt gemäß Linie A-B in Abb.
i.
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Die Stange (in diesem Fall die Zugstange), in der die Nachstellvorrichtung
einen Teil bildet, ist angenommen aus zwei Teilen zu bestehen, von denen der eine
Teil i in geeigneter Weise mit einer Schraubenspindel 2 verbunden ist und der andere
Teil aus einem Rohr 3 besteht, in dem die Schraubenspindel teleskopähnlich verschiebbar
ist und an dem eine die Schraubenspindel 2 umschließende Mutter 4. befestigt ist.
Das Rohr 3 ist mit einer hülsenförmigen Verlängerung versehen, welche die unten
näher bezeichneten Teile der Nachstellvorrichtung in sich einschließt. Der Mechanismus
ist an seinem Ende mit einer Befestigungsöse 5 versehen. Eine ähnliche Befestigungsöse
ist natürlich, obgleich in der Zeichnung nicht dargestellt, auch am andern Ende
der Stange i vorgesehen.
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Gemäß der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform besteht das
den Apparat umschließende Gehäuse aus drei Teilen, nämlich einem Endstück 6, das
mit dem rohrförmigen Teil 3 fest verbunden und innen mit einer Anschlagsfläche 6a
versehen ist, einem Zwischenstück 7, das innen eine nach der Anschlagsfläche 6a
geiichtete Anschlagsfläche 7a hat und am entgegengesetzten Ende zu einem Sperrzahnkranz
7b ausgebildet ist, und einer hülsenförmigen Verlängerung 8 des Mittelstücks
7 mit einem Stützflansch 9.
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Die Befestigungsöse 5 ist in geeigneter Weise mit einer Schraube io
verbunden, deren als Stange i i ausgebildete Fortsetzung sich durch den Apparat
erstreckt und am inneren Ende mit einem an ihr befestigten Flansch 12 versehen ist,
dessen Seitenflächen sich zwischen den Anschlagsflächen 6a und 7a befinden, jedoch
mit einem kleineren Spielraum, der eine gewisse axiale Verschiebung des Flansches
zwischen den Anschlagsflächen zuläßt.
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Die Stange i i ist innerhalb des Apparats von einer verhältnismäßig
starken und unter gewisser stetiger Spannung stehenden Druckfeder 13 umgeben, deren
eines Ende sich gegen den Flansch 12 und deren anderes Ende sich unter Vermittlung
eines Axialdrucklagers 14 gegen ein. glockenförmiges Schlußstück 15 stützt, das
die eine Hälfte einer vorzugsweise kegelförmigen Reibungskupplung bildet und mit
einem Anschlag 16 zur Zusammenwirkung mit dem Stützflansch 9 versehen ist.
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Im Apparat ist ferner ein mit Sperrzähnen versehener Ring 17 vorgesehen,
der mit dem Schlußstück 15 derart in Verbindung steht, daß er diesem gegenüber axial
verschoben werden kann, aber von ihm bei vorkommenden Drehungen mitgenommen wird.
Zu diesem Zweck kann das Schlußstück 15 mit einer- hülsenförmigen, den Ring 17 umschließenden
Verlängerung 18 versehen sein, in der axial verlaufende Nuten 18- vorgesehen sind,
in welchen vom Ring 17 hervorstehende Zapfen 17a gleiten können. Die Sperrzähne
am Ring 17 und am Zahnkranz 71' sind keilförmig mit geraden Enden und einer
solchen Neigung, daß sie sicher in Eingriff miteinander kommen, wenn der Ring 17
in solcher Richtung gedreht wird, daß die Mutter q. auf die Schraubenspindel 2 aufgeschraubt
und dadurch der Abstand zwischen den Pestpunkten der Stange 1, 3 verkürzt wird,
während die Zähne bei Drehung in entgegengesetzter Richtung frei übereinander hinweggleiten.
Eine Feder 19 ist zwischen dem Ring 17 und einem inneren Anschlag arn Schlußstück
15 eingesetzt, um die Sperrzähne in ständigem Eingriff miteinander zu halten, und
die Stärke dieser Feder i g ist unbedeutend im Vergleich zur Stärke der Hauptfeder
13.
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Auf der Schraube io ist auch noch eine Mutter. 2o angebracht, die
mit einem Hebelarm 21 versehen und als kegelförmige Reibungskupplungshälfte 22 ausgebi
det ist, die mit der andern Kupplungshälfte, d. h. dem Schlußstück 15, zusammenwirkt.
Der Hebelarm 21 ist in von anderen Nachstellvorrichtungen
bekannter
Weise mit einem zweckentsprechenden Teil der Bremsausrüstung verbunden, derart,
daß er bei den hin und her -gehenden Bewegungen des Bremskolbens eine pendelnde
Drehbewegung um die Schraube io erhält. Diese pendelnde Drehbewegung des Armes -,i
soll derart sein, daß sie bei Bewegung des Bremskolbens entsprechend dem Ansetzen
der Bremse die Mutter 2o in dem Sinne dreht, daß die Kupplungshälften 15, 22 infolge
der Axialbewegung der Mutter 2o auf ihrem Gewinde miteinander in Eingriff kommen.
Bei Bewegung des Bremskolbens entsprechend dem Lösen der Bremse bewegt sich selbstverständlich
die Mutter in entgegengesetzter Richtung, so daß dann - eine Ausschaltung der Kupplung
erfolgt.
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Es ist zu beachten, daß die Verbindung zwischen den Teilen io und
2o nicht mit Notwendigkeit die Gestalt von Gewinden zu haben braucht, sondern man
kann sich auch zusammenwirkende schräge Flächen anderer Art denken, beispielsweise
an entgegenstehenden Vorsprüngen o. dgl. vorgesehene Flächen, und die Hauptsache
ist, daß durch ein Verdrehen des Hebelarmes 2 1 um die Längsachse des Apparates
eine axiale Verschiebung der Kupplungshälfte 22 erzielt wird, und zwar gleichgültig
auf welche Weise dies geschieht. Die Verwendung von Gewinden anstatt von z. B. schrägen
Vorsprüngen o. dgl. für die Erzielung der axialen Verschiebung bringt jedoch den
Vorteil mit sich, daß die Verschiebungsbewegung zwangläufa_g in beiden Richtungen
erfolgt, und daß dann eine möglicherweise schiefe Richtung der auf den Hebelarm
21 wirkenden Kraft keinen schädlichen Einfuß auf die Axialverschiebung haben kann.
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Um die Wirkungsweise des Apparats verstehen zu können, muß man sich
zwei verschiedene Zeitpunkte während des Bremsvorgangs vorstellen, nämlich einen
ersten Zeitpunkt A, in dem der Arm 21 so weit gedreht ist, daß die Kupplung 15,
22 eingeschaltet ist, und einen zweiten Zeitpunkt B. in dem die Spannung in der
Stange i, 3 auf einen solchen Wert angewachsen ist, daß diese Spannung in der unten
näher beschriebenen Weise die Teile des Apparats festklemmt, so daß keine Drehung
mit Hilfe der Kupplung erfolgen kann. Es ist nun die Reihenfolge dieser Zeitpunkte,
d. h. ob diese vor- oder hintereinander- oder zusammenfallen, die für die Wirkungsweise
des Apparats ausschlaggebend ist. Wenn der Zeitpunkt ,4 vor B liegt, so erfolgt
- gleichgültig ob das Gewinde der Schraubenspindel z selbsthemmend oder nicht selbsthemmend
ist - eine Verkürzung der Zugstange und somit eine Verkleinerung der Spielräume;
wenn dagegen A und B gleichzeitig eintreffen, erfolgt weder eine Verkürzung
noch eine Verlängerung. Wenn schließlich B vor A
eintrifft, so bedeutet
dies, daß die Spielräume zu klein sind. Dieser Fall kann nur bei Verwendung einer
selbsthemmenden Schraubenspindel eintreffen, und die Spielräume werden dann so lange
zu klein bleiben, bis sie wieder durch den Verschleiß der Bremsklötze auf ihren
normalen Wert vergrößert sind, wobei A und B gleichzeitig eintreffen.
Wird dagegen eine nicht selbsthemmende Schraubenspindel verwendet, kann der Zeitpunkt
R nicht vor A eintreffen, auch wenn die Spielräume zu klein sein sotten. Falls namentlich
in diesem Fall Spannung im Gestänge schon vor dem Zeitpunkt A entsteht, so ist die
Nachstellvorrichtung noch nicht gegen Ausschraubung gesperrt, und folglich wird
infolge der Spannung eine Ausschraubung stattfinden, die der Bewegung des Bremskolbens
entspricht. Die Spannung kann infolgedessen nicht anwachsen, bevor der Zeitpunkt
A eintrifft und die Nachstellvorrichtung gegen Ausschraubung verriegelt wird. Es
muß jedoch hervorgehoben werden, daß bei Verwendung einer nicht selbsthemmenden
Schraubenspindel 2 in unten näher beschriebener Weise ein Grenzfall vorkommen kann,
wo die Kupplung 15,` 22 stets eingeschaltet sein kann und der Zeitpunkt A somit
stets vorherrschend sein wird oder, mit andern Worten, eine Drehbewegung unmittelbar
beginnt, sobald der Bremskolben beginnt sich zu bewegen. Auch in diesem Fall erfolgt
aber die Verriegelung gegen Ausschraubung erst bei einem bestimmten Kolbenhub. Die
Wirkungsweise eines so angeordneten Apparates wird später näher erläutert.
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Gleichgültig, ob die Schraubenspindel a selbsthemmend ist oder nicht,
kann man sich zunächst das Vorhandensein von normalen Spielräumen zwischen Bremsklotz
und Wagenrad denken. Die Einschaltung der Kupplung 15, 22 erfolgt, wenn der Bremskolben
sich entsprechend seinem normalen Spielhub bewegt hat, und gleichzeitig erfolgt
also in diesem Fall ein Ansetzen der Bremsklötze. Bei fortgesetzter Bremsung bewegt
-sich der Bremskolben noch ein größeres oder kleineres Stück, entsprechend der Elastizität
im Bremsgestänge usw., und hierbei entsteht eine rasch anwachsende -Spannung in
der Zugstange 1, 3. Wenn dies eintrifft, wird die Feder 13 zusammengedrückt, der
Flansch 12 legt sich hart gegen die Anschlagsfläche 7a an und verhindert dadurch
eine Drehung des Gehäuses 6, 7, 8 und somit der Mutter q., so daß der Apparat als
eine seiner Länge nach unveränderliche Stange wirkt, und wenn dann der
Arm
21 weitere Drehbewegung erhält, so gleitet der Kupplungsteil 22 auf dem Teil 15,
wobei natürlich die Feder 13 noch mehr mehr zusammengedrückt wird.
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Sind die Spielräume zu groß, so hat sich der Bremskolben eine entsprechende
Strecke über seinen normalen Hub hinausbewegt, ehe die Bremsklötze sich an die Wagenräder
anlegen. Die Folge hiervon ist, daß die Kupplung 15, 22 eingeschaltet wird, ehe
eine nennenswerte Spannung in der Zugstange 1, 3 auftritt. Durch die Einschaltung
der Kupplung übernimmt diese den Druck der Feder 13, wobei der Druck also von dem
Anschlag 9 entlastet wird. Hierdurch wird auch der Anliegedruck zwischen dem Flansch
12 und der Anliegefläche 6a aufgehoben, wobei der auf Grund der Reibung zwischen
diesen Flächen vorhandene Widerstand gegen Drehung der Mutter q. aufhört. Unter
Vermittlung der Kupplung 15, 22 wird der Arm 21 somit eine Drehung des Teils.l5,
16, 18 verursachen, dessen Bewegung durch die im selben Sinne als Mitnehmer wirkende
Sperrvorrichtung 17, 7b auf das Apparatgehäuse 6, 7, 8, 9 und somit auf die Mutter
q. übertragen wird, welche zur Schraubenspindel 2 verdreht wird, so daß die Stange
1, 3 verkürzt wird, und die Drehung setzt so lange fort, bis die Spannung in der
Stange den Apparat in oben beschriebener Weise verriegelt.
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Wenn die Schraubenspindel ä nicht selbsthemmend ist, kann der Apparat
auch für Vergrößerung von Spielräumen dienen, die aus irgendeinem Anlaß zu klein
geworden sind. Unter diesen Umständen tritt bei zu kleinen Spielräumen bereits eine
bedeutende Spannung in der Stange 1, 3 auf, ehe die Kupplung 15, 22 eingeschaltet
wird. Sobald diese Spannung genügend groß ist, um die Feder 13 zusammenzudrücken,
hat der Flansch 12 die Neigung, sich von der Anschlagsfläche 6a zu entfernen, und
sobald dies eintritt, wird das Gehäuse 6, 7, 8, 9 frei, und die Zugspannung wird
dann durch die Schraubenspindel 2 eine Drehung der Mutter q. und des Gehäuses verursachen,
wobei die Zahnkupplung 17 und der Teil 15, 16, 18 sich mit dem Gehäuse mitdrehen,
und die Drehung setzt so lange fort, bis die Kupplung 15, 22 eingeschaltet wird.
Diese Stangenverlängerung geschieht auf eben angegebene Weise so lange unter abwechselndem
Sichentfernen und -nähern, der Anschlagsfläche 6a vom und zum Flansch 12, je nachdem
die -Zugspannung in der Stange 1, 3 im Verhältnis zu der inzwischen erfolgten Verlängerung
erhöht oder vermindert wird, bis der Bremskolben seinen normalen Hub ausgeführt
hat und die Kupplung 15, 22 eingeschaltet ist. Daraufhin wird das Gehäuse festgehalten,
und die in der Stange 1, 3 auftretende Spannung erhält Gelegenheit, den Flansch
12 gegen die Anschlagsfläche 7- anzupressen, wodurch die Verriegelung des
Apparats erfolgt. Hieraus geht somit hervor, daß der Apparat besonders schnellwirkend
ist, wenn zu kleine Spielräume vergrößert werden sollen, und diese Vergrößerung
auf den Normalwert geschieht durch ein einmaliges Ansetzen der Bremsen, und zwar
unabhängig von der Größe des Wertes, mit welchem sich der wirkliche Spielraum vom
normalen Spielraum unterscheidet.
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Durch geeignete Wahl der Spielräume zwischen dem Flansch 12 einerseits
und den Anschlagsflächen 6a und 7a anderseits im Verhältnis zur Axialverschiebung
der Mutter 2o kann die Kupplung 1.5, 22 bei Verwendung einer nicht selbsthemmenden
Schraubenspindel 2, wie oben angegeben, ständig eingeschaltet sein, so daß eine
Verkleinerung der Spielräume zwischen Bremsklotz und Rad bereits während desjenigen
Teils des Bremskolbenwegs begonnen wird, der vor dem Zeitpunkt liegt, in welchem
die Verriegelung des Apparats gegen Ausschraubung eintritt und die Spielräume gleich
Null sein sollen. Hierdurch kann die durch den Apparat verursachte Verkleinerung
der Spielräume bei jedem Ansetzen der Bremsen vervielfältigt, werden, ohne daß dadurch
die Gefahr für zu kleine Spielräume entsteht, weil, eine zu starke Spielraumverkleinerung
vor . dem Verriegelungszeitpunkt ein Anliegen der Bremsklötze an die Räder vor diesem
Zeitpunkt verursacht, wobei durch die auftretende Zugspannung die Kupplungshälfte
15 durch Einwirkung vom Anschlag 9 außer Eingriff mit der Kupplungshälfte 2o, 22
gezogen wird und ein Herausschrauben oder eine Vergrößerung der Spielräume. in unten
näher beschriebener Weise erfolgt, so daß ein Ausgleich für die in diesem Fall zu
starke Spielraumverkleinerung erzielt wird. Hieraus geht somit hervor, daß der Apparat
in dieser Ausführungsform für die Verkleinerung von zu großen Spielräumen äußerst
schnellwirkend ist, und das hierdurch erzielte praktische Ergebnis ist die Möglichkeit,
zu große Spielräume durch ein einmaliges Anziehen der Bremsen auf den Normalwert
zurückzubringen, und zwar unabhängig von der Größe des Unterschiedes, natürlich
innerhalb angemessener Grenzen.
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Denkt man sich in diesem Fall, mit der Kupplung 15, 22 ständig eingeschaltet,
daß die Spielräume zu klein geworden sind, so wird der Kupplungsteil 15 durch die
unmittelbar bei Anliegen der Bremsklötze in der Stange 1, 3 auftretende Zugspannung
außer Eingriff mit dem Kupplungsteil 22 gezogen, und gleichzeitig entfernt sich
der Flansch 12 von der Anschlagsfläche 6a, und der Arbeitsvorgang
gleicht
dem früher beschriebenen, bis der Kupplungsteil 22 durch seine anhaltende Drehung
und gleichzeitige Axialverschiebung zwecks erneutem Eingriff den Kupplungsteil 15
erreicht und der letztere durch das Anliegen des Flansches 12 an der Anschlagsfläche
7a nicht mehr außer Eingriff gezogen werden kann, wobei endgültige Verriegelung
gegen weitere Verlängerung eintritt. _ Bei einer derartigen, eine Verlängerung der.
Zugstange verhindernden Verriegelung, z. B. nach ausgeführter Vergrößerung von Spielräumen,
wird, wie schon früher erwähnt, der Druck der Feder 13 an den Auflageflächen zwischen
den Teilen 16 und 9 entlastet und anstatt dessen von der Kupplung 15, 22 aufgenommen,
so daß das Anliegen zwischen den Teilen 7 und 12 an der Fläche 7a bei eintretender
Zugspannung in der Stange 1, 3 mit größerer Kraft erfolgt (d. h. mit der ganzen
Zugspannung anstatt mit dieser weniger der Federkraft), und infolgedessen wird eine
bessere Verriegelung erzielt.
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Aus dem oben Angeführten ist somit hervorgegangen, daß der Apparat
trotz seines besonders einfachen Aufbaues imstande ist. Spielräume selbsttätig sowohl
zu verkleinern als auch zu vergrößern und daß diese Spielraumregelung mit größtmöglicher
Schnellwirkung erzielt wird.