DE646074C

DE646074C - Fahrzeugbremsregler

Info

Publication number: DE646074C
Application number: DEA73338D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1934-06-05
Filing date: 1934-06-05
Publication date: 1937-06-08

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
8. JUNI 1937

RE1CHSPÄTENTAMT

PATENTSCHRIFT

JVl 646074 KLASSE 2Of GRUPPE

Λ 73338 IIjsof Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents:

Allgemeine Elektricitäts-Gesellschaft in Berlin Fahrzeugbremsregler

Patentiert im Deutschen Reiche vom 5. Juni 1934 ab

Die Erfindung bezieht sich auf einen Fahrzeugbremsregler, insbesondere für schnellfahrende Schienenfahrzeuge. Es ist bereits bekannt, bei einem Bremskraftregler zwei Teilkräfte vorzusehen, die zusammenwirkend eine gewisse Bremskraftreglung erzielen. Meist handelt es sich bei diesen Teilkräften um eine Fliehkraft und eine Feder, die der Fliehkraft entgegenwirkt. Bei dieser Bremskraftreglung ist jedoch eine Feinanpassung an die Fahrverhältnisse nicht möglich; es wird lediglich eine einfache Proportionalität zwischen der Fahrgeschwindigkeit und dem Bremsdruck erreicht. Dabei ist es auch bekannt, die Federkraft einstellbar zu gestalten. Die Erfindung bezieht sich auf solche Fahrzeugbremsregler mit mehreren den Bremsdruck zusammenwirkend regelnden Teilkräften, bezweckt aber eine wesentlich feinere Anpassung an die Fahrverhältnisse und Bremsverhältnisse, und zwar wird durch den Gegenstand der Erfindung angestrebt, stets einen solchen Bremsdruck zu erreichen, daß dem jeweiligen Reibungswert zwischen Rad und Schiene und dem sich mit der Geschwindigkeit ändernden Reibungswert zwischen Rad und Bremsklotz weitestgehend entsprochen wird. Eine solche Anpassung ist insbesondere wichtig für Schienenfahrzeuge, die mit hohen Fahrgeschwindigkeiten fahren sollen, da es dabei von größter Bedeutung ist, die Bremskraft den Reibungsverhältnissen richtig anzupassen, um die höchste Bremswirkung bei allen Fahrgeschwindigkeiten erreichen zu können. Vor allem soll dabei ein Festbremsen der Räder vermieden werden, das bekanntlich für ein zuverlässiges Bremsen schädlich ist. Durch die bekannten Bremskraftregler werden die Reibungsverhältnisse nicht berücksichtigt, infolgedessen können diese Bremsregler ihre Aufgabe nur unvollkommen erfüllen.

Die Erfindung besteht darin, daß drei Teilkräfte vorgesehen sind, von denen die erste Teilkraft während des ganzen Fahrgeschwindigkeitsbereichs des Fahrzeugs unveränderlich bleibt, die zweite Teilkraft ausschaltbar ist, wobei durch das Ein- oder Ausschalten dieser Teilkraft der gesamte Fahrgeschwindigkeitsbereich in verschiedene Geschwindigkeitsstufen eingeteilt wird, und die dritte Teilkraft eine doppelte Veränderbarkeit besitzt, erstens in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit und zweitens in Abhängigkeit von der jeweiligen Geschwindigkeitsstufe. Die Erfindung umfaßt ferner mehrere vorteilhafte Ausgestaltungen, die nachstehend beschrieben sind.

Die Zusammenwirkung der drei Teilkräfte erfolgt am einfachsten in der Weise, daß ihre Wirkungen sich addieren. Die Einteilung des gesamten Geschwindigkeitsbereichs in verschiedene Stufen ermöglicht eine feinere Anpassung an die Geschwindigkeiten und an die Reibungsverhältnisse. Das gleiche gilt für die doppelte Veränderbarkeit der dritten Teilkraft. Der Bremskraftregler nach der Erfindung kann auch den höchsten Anforderungen

gerecht werden, .die an die Bremseinrichtung eines mit den höchsten Geschwindigkeiten fahrenden. Fahrzeugs gestellt werden müssen. Bild ι zeigt den Linienzug, nach welchen! der Fahrzeugbremsregler gemäß der Erfiw dung die Bremswirkung einstellen soll.

Bild 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung in Anwendung auf eine Luftdruckbremse.

ίο Bild 3 zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Veränderung der einen veränderbaren Reglerteilkraft.

Bild 4 zeigt eine Einzelheit aus Bild 3 in Ansicht von oben.

Der Linienzug, nach welchem die Reglung der Bremswirkung vorgenommen werden soll, ist eine Kurve, die drei Stufen erkennen läßt. Man kann diesen Linienzug dadurch vereinfachen, daß man an Stelle der drei Kurvenstufen drei ihnen angepaßte gerade Linien setzt, und zwar die Abschnitte A-B, B-C und C-D, und zwar für die einzelnen Geschwindigkeitsbereiche: V₀-V₃ die niedrigen Geschwindigkeiten, Vg-V₂ die mittleren Geschwindigkeiten, schließlich V₂-V₁ die hohen Geschwindigkeiten. Diese Annäherung ergibt eine für die Praxis hinreichende Genauigkeit für die Bremskraftreglung.

Im unteren Geschwindigkeitsbereich V₀-V₃ kann die Bremskraft durch den Ausdruck

gekennzeichnet werden, wobei die Kraft P₁ eine unveränderliche und die Kraft P₁ eine veränderliche ist. Die veränderliche Kraft wiederum kann ausgedrückt werden durch

P₁ = K₁-V,

wo V die jeweilige Fahrgeschwindigkeit und /C₁ eine Konstante für diesen Geschwindigkeitsbereich ist.

In dem mittleren Geschwindigkeitsbereich V₃-V₂ kann die Bremskraft ausgedrückt werden durch

F_{1 +} Fo + P₂,

worin P₁ und P₂ unveränderliche Werte sind, während P₂ veränderlich ist und ausgedrückt werden kann durch

P₂ = K₂ · v,

worin V die jeweilige Geschwindigkeit und /C₂ eine für diesen Geschwindigkeitsbereich maßgebende Konstante ist.

Im obersten Geschwindigkeitsbereich V₂-V₁ bleibt der Bremsdruck A⁷ konstant. Dieser waagerechte Verlauf des Bremsdruckes kann bei einer Luftdruckbremse beispielsweise dadurch erzielt werden, daß bei höchstem Bremsluftdruck gerade diese Bremskraft hergestellt wird, so daß eine weitere Reglung für diesen Geschwindigkeitsbereich nicht erforderlich ist.

Der Bremsregler gemäß der Erfindung /.,.braucht also nur die Reglung in den beiden, '.,Seschwindigkeitsbereichen F₀-F₃ und V₃-V₂ ./vorzunehmen.

Im Bild 2 ist eine solche Vorrichtung veranschaulicht. Ein Lüftungsventil 1 ist durch die Leitung 2 an einen nicht dargestellten Bremszylinder einer Luftdruckbremse angeschlossen. Durch Einstellung dieses Ventils wird auch der Luftdruck in dem Bremszylinder geregelt, also auch der Bremsdruck. Zur Einstellung dieses Lüftungsventils 1 sind mehrere Organe vorgesehen, welche die einzelnen Teilkräfte liefern, die zusammenwirkend die Steuerkraft zum Einstellen des Ventils 1 ergeben. An der Ventilspindel greift zunächst über einen zweiarmigen Hebel 1' eine Feder3 an. Der zweite Arm des Hebels 1' ist an einem fest gelagerten Drehzapfen 1" angelenkt. Ebenso ist das andere Ende der Feder 3 an einem fest gelagerten Punkt 3' befestigt. Diese Feder übt eine unveränderliehe Teilkraft Z₁ auf das Ventil aus.

An dem zweiarmigen Hebel i' greift gleichsinnig mit der Feder 3 ein Kolben 4 eines Druckluftzylinders 5 an, der aus einem nicht veranschaulichten Luftdruckbehälter von konstantem Druck gespeist wird. Dieser Druckluftzylinder ergibt eine zweite unveränderliche Teilkraft /₂.

Schließlich greift an der Ventilspindel eine veränderbare Teilkraft an, die für das Fahrgeschwindigkeitsgebiet V₀-V₃ mit P₁ und für das Gebiet F₃-F₂ mit p₂ benannt sei. Diese Kräfte P₁ und p₂ sind außerdem veränderbar in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit F. Die Einrichtung zur Veränderung der Teilkräfte P₁ und p₂ in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit F und in Abhängigkeit von den Geschwindigkeitsbereichen V₀-V₃ und V₃-V₂ ist in den Bildern 3 und 4 veranschaulicht.

Nach Bild 3 trägt eine von der Fahrzeugachse irgendwie angetriebene Welle 6 einen Anker 7, der vorzugsweise mit einer normalen Dreiphasenwicklung versehen ist. Die Enden der Wicklung sind an Schleifringen 8 geführt, von denen der Strom zu einem Widerstand 9 geleitet wird. Über den Anker 7 ist ein Polgehäuse 10 gesetzt, das entweder von einem permanenten Magneten gebildet wird oder mit einer Erregerwicklung versehen ist, die von einer nicht dargestellten konstanten Gleichstromquelle, z. B. einer Akkumulatorenbatterie, gespeist wird.

Das Polgehäuse 10 ist nicht fest, sondern um einen kleinen Winkel um seine Achse 11 drehbar gelagert. Es trägt auf seiner Achse 11 eine Scheibe 12 mit zwei Zapfen 13

(Bild 4). Gegen die Zapfen 13 legt sich eine Leiste 14 eines doppelarmigen Hebels 15 an. Der zweite Arm des Hebels 15 überträgt die Kraft P₁ bzw. p₂ auf die Spindel des Lüftungsventils 1. Der Hebel 15 ist ein Winkelhebel. Von der Welle 6 wird ferner, z. B. über einen Seiltrieb, ein Fliehkraftregler 16 angetrieben, dessen Muffe in ihrer unteren Stellung über einen doppelarmigen Hebel 16', der im Schwingpunkt 17' gelagert ist, mittels eines Kontaktes 17 den Widerstand 9 im Stromkreis des Ankers kurzschließt. Der Fliehkraftregler besitzt eine weitere, nicht veranschaulichte Einrichtung, mittels der er bei Kurzschließen des Widerstandes 9 gleichzeitig über ein nicht dargestelltes Druckluftventil den Druckluftzylinder 5 entlüftet, so daß die Teilkraft f₂ aufhört.

Die Wirkungsweise des Bremsreglers ist

ao die folgende. In dem obersten Geschwindigkeitsbereich V₂-V₁ braucht, wie bereits ererwähnt, eine Regelung der Bremskraft nicht weiter vorgenommen zu werden, es genügt, daß bei höchstem Bremsluftdruck der Bremsdruck N hergestellt wird und konstant bleibt. Im mittleren Geschwindigkeitsbereich V₃-V₂ müssen nach Bild 1 die Teilkräfte

wirken. Die beiden unveränderlichen Kräfte werden erzeugt durch die Feder 3 und den Druckluftzylinder 5; es sind dies die Teilkräfte Z₁ und /₂- Die veränderliche Kraft P₂ wird erzeugt durch die Einrichtung nach Bild 3, und zwar wie folgt: In der in dem Gleichstromfeld des Polgehäuses 10 umlaufenden Ankerwicklung des Ankers 7 wird ein Drehstrom induziert, dessen Spannung und Frequenz proportional zur Drehzahl der Welle 6, also proportional der Drehzahl der Fahrzeugachse steigen. Infolgedessen wächst auch die Stromstärke proportional der Drehzahl und, da das Feld konstant ist, wird ein Drehmoment auf das Polgehäuse 10 ausgeübt, das ebenfalls proportional der Ankerdrehzahl, also der Fahrzeuggeschwindigkeit ist. Durch dieses Drehmoment wird über die¹ Scheibe 12 und einen der beiden Zapfen 13 auf die Leiste 14 eine Kraft übertragen, welche über- den doppelarmigen Hebel 15 in Gestalt einer Teilkraft P₁ oder p₂ auf das Ventil 1 einwirkt. Diese Teilkräfte P₁ und p₂ sind somit von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit abhängig und ihr direkt proportional. Dabei ist die Fahrtrichtung gleichgültig, denn bei der einen Richtung wirkt der eine Zapfen 13, bei der anderen Richtung der zweite Zapfen 13 der Scheibe 12 auf den,Hebel 15 ein.

In dem Geschwindigkeitsbereich V₃-V₂ befindet sich der Fliehkraftregler 16 mit seiner Muffe in gehobener Lage. Der Widerstand 9 ist infolgedessen eingeschaltet. Hieraus ergeben sich ein bestimmtes Drehmoment auf das Polgehäuse iojund bestimmte Grenzen für die Veränderung der Teilkraft p₂ in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit. Damit erfolgt die Reglung des Ventils 1 im Geschwindigkeitsbereich V₃-V₂ durch die Summenwirkung der drei Teilkräfte Z₁, /₂ und p.₂ entsprechend den Kräften F₁, F₂ und P₂ aus Bild 1, also nach der Linie C-B.

Ist die Fahrgeschwindigkeit auf V₃ gesunken, so beginnt der Regelbereich nach der Linie B-A entsprechend den Fahrgeschwindigkeiten von V₃-V₉. Die Kraft F₁ wird auch weitererzeugt durch die Federkraft J₁ ; dagegen wird die Kraft- des Druckluftzylinders 5 durch den Fliehkraftregler 16, der nunmehr in eine untere Lage gelangt, durch Betätigung eines nicht veranschaulichten Entlüftungsventils aufgehoben; schließlich wird die Kraft P₁ dadurch erzeugt, daß der Fliehkraftregler 16 über den Kontakt 17 den Widerstand 9 kurzschließt. Hierdurch wird das Drehmoment auf das Polgehäuse 10 sehr stark vergrößert, so daß die Grenzen, innerhalb welcher die Kraft P₁ in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit sich verändert, gegenüber den Grenzen in dem Geschwindigkeitsbereich V₂-V₃ verschoben werden. Die Kraft P₁ wird dabei relativ vergrößert, dafür fällt aber die Kraft- ganz weg. Es wird somit für den Bereich V₃-V₀ die Gleichung

F₁ +P₁

verwirklicht, und zwar durch die Kräfte f_t + P₁. Die Summe der verschiedenen. Teilkräfte des Bremsreglers wirkt dem Druck im Bremszylinder entgegen. Ist der Druck im Bremszylinder größer als die entgegenwirkenden Kräfte, so öffnet sich das Entlüftungsventil ι und läßt so viel' Bremsluft abströmen, bis wieder Gleichgewicht herrscht. Durch das Schließen oder Öffnen des Kontaktes 17 durch den Fliehkraftregler 16 wird die veränderbare Teilkraft p aus dem einen Geschwindigkeitsbereich in den anderen umgeschaltet, wobei aber die Proportionalität mit der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit aufrechterhalten bleibt, unabhängig von der Fahrtrichtung.

Da bei Eisenbahnfahrzeugen die Bremsluftmengen groß sind und daher die Ventile 1 für große Luftmengen gebaut werden müssen, empfiehlt es sich, mit Druckübersetzern zu arbeiten, d. h. die Reglung auf einen mit sehr kleinen Luftmengen arbeitenden Steuerluftkreis zu beschränken und die gesteuerten Drücke durch Druckübersetzer, die mit Membranen und großen Querschnitten ausgerüstet sind, auf den Bremsluftkreis zu übertragen.

Die Wirbelstrommaschine kann auch so eingerichtet sein, daß das Polgehäuse 10 von

einer Fahrzeugachse in Drehung versetzt wird und das Drehmoment auf den Winkelhebel 15 durch den Anker 7 übertragen wird, der von dem Polgehäuse durch die magnetische Rückwirkung mitgenommen wird.

Bei dem veranschaulichten und beschriebenen Beispiel werden die Wirkungen der Teilkräfte addiert. Natürlich ist auch eine andere Anordnung zur gemeinsamen Einwirkung der Teilkräfte auf den Bremsvorgang möglich. Ebenso kann auch die Unabhängig-. keit des Regelvorganges von der Fahrtrichtung auf eine andere Weise erzielt werden, als in dem Beispiel beschrieben.

Claims

Patentansprüche:

i. Fahrzeugbremsregler, insbesondere für schnellfahrende Schienenfahrzeuge, mit mehreren den Bremsdruck zusammenwirkend regelnden Teilkräften, dadurch gekennzeichnet, daß drei Teilkräfte vorgesehen sind, von denen die erste Teilkraft für den Bereich sämtlicher Fahrgeschwindigkeiten unveränderlich bleibt, die zweite Teilkraft ausschaltbar ist, wobei durch ihr Ein- oder Ausschalten der gesamte Fahrgeschwindigkeitsbereich in verschiedene Geschwindigkeitsstufen eingeteilt wird, und die dritte Teilkraft eine doppelte Veränderbarkeit besitzt, erstens in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit, zweitens in Abhängigkeit von der jeweiligen, durch die zweite Teilkraft bedingten Geschwindigkeitsstufe.
2. Fahrzeugbremsregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Geschwindigkeitsbereich in zwei Stufen (V₀-V₃ ^und V₃-V₂) unterteilt ist, wobei in der unteren Stufe (V₀-V₃) eine unveränderliche (J₁) und eine veränderliche Teilkraft (P₁) wirken, während in der oberen Stufe (V₃-V₂) eine ausschaltbare Teilkraft (/2) hinzutritt und die Teilkraft (^₁) auf einen anderen Kraftbereich (p₂) umgeschaltet wird.
3. Fahrzeugbremsregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß¹ die unveränderliche Teilkraft (f_t) durch eine Feder (3) und die ausschaltbare Teilkraft (/2) durch einen Kolben (4) eines aus einer konstanten Druckmittelquelle gespeisten Druckluftzylinders (5) erzeugt wird, wobei das Schalten der Teilkraft (f₂) durch einen von einer Fahrzeugachse angetriebenen Fliehkraftregler (16) erfolgt.
4. Fahrzeugbremsregler nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der veränderlichen Teilkräfte (Pf Pi) ^eme Vorrichtung dient, die aus einem begrenzt drehbar gelagerten Polgehäuse (10) und einem im Gleichstromfeld dieses Polgehäuses von einer Fahrzeugachse gedrehten Drehstromanker (7) besteht, der vorzugsweise ein massiver Zylinder ist.
5. Fahrzeugbremsregler nach Anspruch^, dadurch gekennzeichnet, daß im Stromkreis des Ankers (7) Widerstände (9) liegen, die vom Fliehkraftregler (16) in der unteren Geschwindigkeitsstufe (V₀-V₉) kurzgeschlossen werden, wodurch das Umschalten von (pi) auf (P₁) erfolgt.
6. Fahrzeugbremsregler nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung der Teilkräfte (p_v />₂) vom Polgehäuse (10) auf einen Winkelhebel (15), der das Bremsdruckregelorgan (1) beeinflußt, eine von der Polgehäusewelle (11) getragene Scheibe (12) dient, die zwei exzentrisch und symmetrisch angeordnete Zapfen (13) besitzt, welche über einen Anschlag (14) den Winkelhebel (15) unabhängig von dem Drehsinn des Polgehäuses (10) verstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen