DE650587C - Steuerhilfsvorrichtung fuer Kraftfahrzeug- oder Zugbremsen zum Verhindern des Festbremsens der Raeder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerhilfsvorrichtung für Kraftfahrzeug- oder Zugbiemsen zum Verhindern des Festbremsens der Räder, bei welcher ein mit dem Hauptbremsventil verbundener Elektromagnet durch einen von der Fahrzeugachse aus angetriebenen Stromerzeuger erregt wird und daher eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Steuerkraft ausübt sowie ferner gegensinnig zu einem dem Bremsdruck und der Wirkung einer Feder ausgesetzten Hilfskolben wirkt. Während man bisher bei einer solchen Vorrichtung die Regelungswirkung lediglich auf eine Proportionalität zwischen Bremsdruck und Fahrzeuggeschwindigkeit abgestellt hat, was nicht zu einer den Erfordernissen der Praxis entsprechenden Anpassung der Bremswirkung an die Fahrzeuggeschwindigkeit führt, wird erfindungsgemäß die Anordnung derart getroffen, daß die von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Steuerkraft sich nach einem nichtlinearen Gesetz ändert, das der Kurve der für die einzelnen Fahrzeuggeschwindigkeiten zulässigen Höchstbremsdrücke entspricht, so daß das bewegliche Steuerglied und damit die Bremswirkung stets auf den für die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit günstigsten Bremskraftwert eingestellt wird.

Das Gesetz der Steuerkraftänderung kann durch die Sättigungslinie des gegensinnig zu dem Hilfskolben wirkenden Elektromagneten bestimmt werden. Auch kann der von der Fahrzeugachse aus angetriebene Stromerzeuger als Verbunddynamo mit einer im gleichen oder im entgegengesetzten Sinn wie die Nebenschlußerregung wirkenden Reihenerregung ausgebildet werden, so daß das Gesetz der Steuerkraftänderung durch die Spannungskurve des Stromerzeugers bestimmt wird. Ferner kann in den Stromkreis des gegensinnig zu dem Hilfskolben wirkenden Elektromagneten ein Widerstand aus besonderem Baustoff eingeschaltet sein, dessen Leitfähigkeit mit der Temperatur sich ändert und der in eine Masse eingetaucht ist, deren Kühlwirkung derart bestimmt ist, daß eine Lösung der Bremsklötze nach der Verminderung· der Reibwertziffer zwischen Klötzen und Rädern bei Erwärmung der Klötze herbeigeführt wird.

Die Zeichnung veranschaulicht die Steuerhilfsvorrichtung nach der Erfindung in Abb. 1 beispielsweise in einer Ausführungsform in Anwendung bei einer zweistufig wirkenden Bremsvorrichtung für Schienenfahrzeuge. Abb. 2 gibt im Kurvenbild das nichtlineare Gesetz wieder, nach welchem sich bei der

Anordnung nach Abb. ι die Bremsdrücke mit der Fahrzeuggeschwindiglceit selbsttätig ändern.

Gemäß Abb. ι dient der in dem Zylinder 23 verschiebbare kleine Bremskolben 23" zur Ausführung der das Anlegen der Bremsklötze an die Räder umfassenden ersten Stufe des Bremsvorganges, und der große Kolben 22 im Zylinder 22^a hat die die zweite Stufe des Bremsvorganges bildende eigentliche Bremsung zu bewirken. Die Ausführung dieser zweistufig arbeitenden Bremseinrichtung ist im einzelnen bekannt und bildet keinen Teil der Erfindung. Der große Zylinder 22 kann wahlweise mit einem Ladebehälter 24, der ein Druckmittel, z. B. Druckluft, enthält, oder mit einem in die freie Luft ausmündenden Auslaßstutzen 25 mittels der Ventile 26 und 27 in Verbindung gebracht werden, welche durch die Elektromagnete 28 und 29 gesteuert werden. Diese Elektromagnete 28, 29 sind derart geschaltet, daß sie, wenn sie beide von der Batterie 40 aus bei der Überführung des Steuerschalters 17 in die Entbremsungsstellung D erregt sind, das die Verbindung des Zylinders 22 mit dem Behälter 24 beherrschende Ventil 27 entgegen der WIr₅-kung der Druckluft geschlossen halten, während sie das Ventil 26, das im Auslaßstutzen 25 angeordnet ist, unter Überwindung der Kraft seiner Schließungsfeder öffnen. Wenn der Elektromagnet 29 in der Ruhestellung ο des Steuerhebels 17 allein erregt ist, so ist die •Kraft, welche er ausübt, ungenügend, das Ventil 26 gegen die Wirkung seiner Schließungsfeder offen zu halten, reicht aber hin, das Ventil 27 geschlossen zu halten, so daß die beiden Ventile 26, 27 geschlossen sind. In der Bremsstellung F des Steuerhebelsiiy sind die beiden Elektromagnete 28 und 29 abgeschaltet, und infolgedessen ist das Ventil 27 offen und das Ventil 26 geschlossen, so· daß Druckluft vom Behälter 24 nach dem Bremszylinder 22 geTangen kann.

Die Stirnfläche des kleinen Bremskolbens 23° ist über eine Leitung 30 und ein Ventil 31 mit der Rückseite des großen Bremskolberis 22^ in Verbindung. Die Leitung 30 führt außerdem nach dem Zylinder eines kleinen von einer Feder 39 belasteten Hilfskolbens 32, der unter der Gegenwirkung eines Elektromagneten 33 steht, der von einer auf eine Fahrzeugachse aufgekeilten. Dynamo 38 mi't unabhängiger von der Batterie 40 gespeister Erregung mit Strom versorgt wird. Die Stange 34, die den an einer Feder 20 aufgehängten Anker' des Elektromagneten 33 mit dem Hilfskolben 32 verbindet, dient zur Verstellung eines Hebels 35, der um den Zapfen 35^a schwenkbar ist und zwei Kontaktbrücken 36 und 37" trägt, denen je ein darunterliegendes und an den Steuerschalter 17 angeschlossenes Kontaktpaar 41 bzw. 42 zugeordnet ist.

Wenn der Steuerhebel 17 die Bremsstellung jF einnimmt, steigt der Druck der in den -65 größen Bremszylinder 22 aus dem Behälter 24' über das Ventil 27 eingelassenen Druckluft schrittweise an und überträgt sich durch das. Bremsgestänge auf die Stirnfläche des kleinen Bremskolbens 23° und weiterhin durch die Leitung 30 auf den Hilfskolben 32. Die Feder 39, die auf den Hilfskolben 32 wirkt, ist auf einen bestimmten Druck eingestellt, der. den gewünschten Wert der Bremskraft für den Stillstand des Wagens gibt. Dieser Bremswert muß hinreichen, das Fahrzeug in einem Gefälle von bestimmer Neigung im Stillstand zu halten. Die Feder 20 gleicht die Wirkung des Elektromagneten 33 für eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit aus. Insgesamt ist die Vorrichtung dafür eingestellt, daß sie nur für einen Mindestwert der Bremswirkung und der Geschwindigkeit in Wirksamkeit tritt und unterhalb dieser Geschwindigkeit nicht arbeitet.

Wenn der über die Leitung 30 auf den Hilfskolben 32 ausgeübte Druck einen genügenden Wert erreicht, um die Kraftwirkung des Elektromagneten 33, welche von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängig ist, aus- go zugleichen sowie auch der Kraftwirkung der Feder 39 das Gegengewicht zu halten, und wenn dabei das Fahrzeug mit einer Geschwindigkeit über dem der Einstellung der Vorrichtung entsprechenden Wert läuft, wird die Kontaktbrücke 36 die beiden unter ihr liegenden Kontakte 41 schließen und dadurch die Erregung des Elektromagneten 29 bewirken. Der Erregerstrom des Elektromagneten 29 nimmt seinen Weg von der Batterie 40 über den Steuerhebel 17, die Leitungen 1, 5, die Kontakte 41, die Kontaktbrücke 36, die Leitungen 6, 2, 7 zur Elektromagnetwicklung 29 und von da über Erde zurück zur Batterie 40. Der erregte Elektromagnet 29 bewirkt die Schließung des Ventils 27 und damit die Absperrung der Druckluftzufuhr zum Bremszylinder 22. Gleichzeitig ist auch das im Auslaßstutzen 25 liegende Ventil 26 geschlossen, da der Elektromagnet 28 noch nicht erregt ist.

Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit infolge der Bremsung gesunken ist, wird die Kraftwirkung des Hilfskolbens 32 größer als die Kraftwirkung des Elektromagneten 33, was "5 zur Folge hat, daß nunmehr die Kontaktbrücke 37 sich an die zugehörigen Kontakte 42 legt. Daß diese Bewegung der Kontaktbrücke 37 erst nach der Verstellung der Kontaktbrücke 36 stattfindet, wird durch den die zwei Kontaktbrücken verbindenden biegsamen Teil 37^a ermöglicht. Es ist jetzt auch

der Elektromagnet 28 an die Batterie 40 über die Leitungen 8, 3, 4, die Eontakte 42, die Brücke 37, die Leitungen 5, 1 und den Steuerhebel 17 sowie di'e Erdung der Batterie 40 und seine Erdung angeschlossen. Da beide Elektromagnete 28, 29 erregt sind, ist das Ventil 27 geschlossen und das Ventil 26 geöffnet, so daß der Bremszylinder 22 vom Druckluftbehälter 24 abgesperrt und mit dem Auslaßstutzen 25 verbunden ist. Infolgedessen nimmt der Druck in dem Bremszylinder 22 schrittweise im Maße der Verlangsamung der Fahrzeuggeschwindigkeit ab. Diese Druckminderung hört in dem Augenblick auf, wo der Druck auf den Hilfskolben 32 den Wert der eingestellten Kraftwirkung der Feder 39 erreicht, die dann die Abhebung der Kontaktbrücke 37 von dem Kontaktpaar 42 und damit die Abschaltung des Elektromagneten 28 hervorruft, was wiederum die Schließung des Auslaßstutzens 25 durch das Ventil 26 zur Folge hat. Gleichzeitig ist dabei auch das die Druckluftzufuhr beherrschende Ventil 27 geschlossen.

Steigt die Fahrzeuggeschwindigkeit im Lauf der Bremsung aus irgendwelcher Ursache an, so überwiegt die Kraftwirkung des Elektromagneten 33 die Kraftwirkung des Hilfskolbens 32, und dann wird die Kontaktbrücke 36 von den Kontakten 41 wieder abgehoben, so daß der Elektromagnet 29 von neuem stromlos und das Ventil 27, während das Ventil 26 geschlossen ist, geöffnet wird und wiederum Druckluft aus dem Behälter 24 in den Bremszylinder 22 eintreten läßt. Ist in diesem Zylinder der Druck erreicht, welcher der neuen Geschwindigkeit entspricht, so· kommt der unter diesem Druck stehende Hilfskolben 32 wiederum zur Wirkung, der die Schließung des Kontaktpaares 41 durch die Brücke 36 und damit die neuerliche. Absperrung der Druckluftzufuhr zum Zylinder 22 veranlaßt. Bei der durch die Bremswirkung hervorgerufenen Abnahme der Fahrzeuggeschwindigkeit wird dann im gegebenen Augenblick auch die Kontaktbrücke 37 von neuem durch den Hilfskolben 32 zwecks entsprechender Minderung des Bremsdruckes zur Wirkung gebracht.

Diese Steuerwirkung des Elektromagneten 33, des Hilfskolbens 32 und der Federn 39, 20 findet in der Weise statt, daß das bewegliche Steuerglied 35, 36, 37 und damit die durch Ventile 26, 27 bestimmte Bremswirkung stets auf den für die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit günstigsten Bremskraftwert selbsttätig eingestellt wird, ohne daß ein Festbremsen der Räder eintritt. Zu diesem Zweck ist Vorsorge getroffen, daß die von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Steuerkraft, die durch den von der Dynamo 38 gespeisten Elektromagneten 38 gegeben ist, sich nach einem nichtlinearen Gesetz ändert, das der Kurve der für die einzelnen Fahrzeuggeschwindigkeiten zulässigen Höchstbremsdrücke entspricht. Diese Kurve ist in Abb. 2, welche die Bremsdrücke p in Abhängigkeit von verschiedenen Werten der Fahrzeuggeschwindigkeit ν zeigt, beispielsweise veranschaulicht. Die Einhaltung dieser nichtlinearen Steuerkurve kann dadurch erreicht werden, daß man eine gewisse Sättigung in dem magnetischen Kreis des Elektromagneten 33 anwendet, so daß die Kurve der Kraftwirkungen dieses Elektromagneten mit der nichtlinearen Bremsdruckkurve nach Abb. 2 zusammenfällt. Statt dessen kann man auch die von der Fahrzeugachse angetriebene Dynamo 38 als Verbunddynamo ausbilden, da man mit dieser Art von Stromerzeugern eine Spannung und damit eine Kraftwirkung des Elektromagneten 33 erzielen kann, die stärker als die Fahrzeuggeschwindigkeit zu- oder abnimmt, indem man die Reihenerregung der Dynamo im gleichen oder im entgegengesetzten-Sinn wie die Nebenschlußerregung zur Wirkung bringt. Man kann die durch den Elektromagneten 33 gegebene Steuerkraft auch dazu benutzen, um der Tatsache Rechnung zu tragen, daß die Reibwertziffer zwischen den Bremsklötzen und den Rädern mit der Zeit der Anlegung der Klötze infolge Erwärmung abnimmt und daher die Bremsklötze, wenn diese Erwärmung bei ihnen auftritt, lösen muß. Um dieses Lösen der Klötze selbsttätig durch Vermittlung des Elektromagneten 38 ein-, treten zu lassen, muß dessen Kraftwirkung entsprechend abnehmen. Zu diesem Zweck wird in den Stromkreis des Elektromagneten 33 im Augenblick der. Bremsung ein Widerstand aus besonderem Baustoff, z. B. aus Eisen, eingeschaltet, dessen Leitfähigkeit mit der Temperatur sich ändert und der in eine Masse getaucht ist, deren Kühlwirkung eine entsprechende Änderung der Temperatur mit der Zeit des Anliegens der Bremsklötze an den Rädern zur Folge hat. Die Abmessungen dieses Widerstandes werden so· gewählt, daß er dem Gesetz der Änderung der Reibwertziffer der Bremsklötze in Abhängigkeit von der Anliegezeit folgt. Wenn die Bremse gelöst ist, wird der Widerstand kurzgeschlossen, was ebenso wie die Einschaltung selbsttätig oder mittels des Steuerhebels 17 erfolgen kann.

Claims (3)

1. Patentansprüche:'

   i. Steuerhilfsvorrichtung für Kraftfahrzeug- oder Zugbremsen zum Verhindem des Festbremsens der Räder, bei welcher ein mit dem Hauptbremsventil

   verbundener, durch einen von der Fahrzeugachse angetriebenen Stromerzeuger erregter Elektromagnet gegensinnig zu einem dem Bremsdruck und der Wirkung einer Feder ausgesetzten Hilfskolben wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Steuerkraft (33, 38) sich nach einem nichtlinearen Gesetz ändert, das der Kurve der für die einzelnen Fahrzeuggeschwindigkeiten zulässigen Höchstbremsdrücke entspricht, so daß das bewegliche Steuerglied (35, 36, 37) und damit die Bremswirkung (26, 27) stets auf den für die jeweilige Fahrzeuggeschwindigkeit günstigsten Bremskraftwert eingestellt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gesetz der Steuerkraftänderung durch die Sättigungslinie des gegensinnig zu dem Hilfskolben (32) wirkenden Elektromagneten (33) bestimmt wird.
3. 3. Vorrichtung na.ch Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Fahrzeugachse aus angetriebene Stromerzeuger (38) als \⁷erbunddynamo mit einer im gleichen oder entgegengesetzten Sinn wie die Nebenschlußerregung wirkenden Reihenerregung ausgebildet ist, so daß das Gesetz der Steuerkraftänderung durch die Spannungskurve' des Stromerzetigers bestimmt wird.

   4, Vorrichtung nach einem der Ansprüche ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Stromkreis des gegensinnig zu dem Hilfskolben (32) wirkenden Elektromagneten (33) ein Widerstand aus besonderem Baustoff eingeschaltet ist, dessen Leitfähigkeit mit der Temperatur sich ändert und der in eine Masse eingetaucht ist, deren Kühlwirkung derart bestimmt ist, daß eine Lösung der Bremsklötze nach der Verminderung der Reibwertziffer zwischen Klötzen und Rädern bei Erwärmung der Klötze herbeigeführt wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen