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Vorrichtung zur selbsttätigen Umstellung der Bremskraft an Fahrzeugbremsen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selbsttätigen Umstellung der Bremskraft
an Fahrzeugbremsen, insbesondere Eisenbahnwagenbremsen, die zwei Bremskraftstufen
besitzen, von denen die niedrigere für die unterhalb und die höhere für die oberhalb
einer bestimmten Gewichtsgrenze liegenden Fahrzeugbelastungen eingeschaltet wird.
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Es ist bereits bekannt, bei einem derartigen vom Ladegewicht des Fahrzeuges
abhängigen Bremskraftregler einen zur Einschaltung eines Zusatzbremszylinders dienenden
Hahn zu verwenden, der durch einen am Fahrzeuguntergestell gelagerten doppelarmigen
Kipphebel gesteuert wird, der unter dem Einfluß einer. am Tragfederbund befestigten
Anschlagstange steht und bei der den Bremskraftstufenwechsel bestimmenden Fahrzeugbelastung
in eine die Zusatzbremse einschaltende Stellung umschlägt. Auch ist es nicht mehr
neu, den Umschalthahn mittels eines durch Druckluft beaufschlagten Kolbens und einen
die Druckluftzufuhr zu diesem regelnden Verteiler durch einen zwei Anschläge an
diesem beeinflussenden schwenkbaren Körper zu verstellen,. der durch eine am Fahrzeuguntergestell
über dem Tragfederbund angebrachte senkrecht verschiebbare Stange bewegt wird und
in seiner Mittellage sich im labilen Gleichgewicht befindet. Da bei diesen Bremskraftreglern
von dem Abstand zwischen Federbund und Wagenkasten für die Bestimmung der Umsteuerpunkte
ausgegangen wird, wirken sowohl die im Betriebe allmählich durch Lahmwerden der
Feder stattfindende Änderung dieses Abstandes als auch das während des Laufes des
Wagens auftretende Federspiel störend auf die Umsteuerpunkte ein, so daß die Umschaltung
bei einem immer geringer werdenden Wert der Wagenbelastung erfolgen wird.
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Zur Erzielung einer der augenblicklichen Wagenlast in der Stärke entsprechenden
Bremswirkung ist schon bekannt, die auf die Wagentragfeder wirkende Kraft statt
der Federdurchbiegung in der Wise zur selbsttätigen Bremskraftregelung bei Druckluftbremsen
auszunutzen, daß ein dem Bremsz1-linder vorgeschaltetes Abschlußventil durch einen
dem Wagenfederdruck unterworfenen Hebel jeweils so lange offen gehalten wird, bis
die von der Wagenlast abhängige Hebelkraft von dein gegensinnig; dazu auf das Ventil
«,irkenden zunehmenden Bremszvlinderdruck überwunden wird. Bei dieser Vorrichtung
sind zwar Störungen des Regelvorganges vermieden, -,vie sie bei einer Bremskraftsteuerung
in Abhängigkeit vom Abstand des Federbundes vom Wagenkasten durch die allmähliche
Änderung dieses Abstandes und das Federspiel auftreten, aber die hier bei Gleichheit
der entgegengesetzten- Einwirkungen
des wachsenden Bremsdruckes
und der jeweiliger. Wagenlast auf das Abschlußventil eintretende Unterbrechung des
Bremsvorganges hat den Nachteil, daß die Zeit der Entwicklung des Bremsvorganges
bei leerem oder leicht beladenem Wagen bedeutend kürzer als, bei voll belastetem
Fahrzeug -wird, was gemäß den zur Zeit geltenden Bestimmungen für Güterzugbremsen
unzulässig ist, die verlangen, daß bei Wagen, die leer und beladen verschieden stark
abgebremst werden, die Zeiten bis zur Erreichung des höchstenBremsdruckes in beiden
Fällen annähernd gleich sein sollen. Die Ursache für die Unmöglichkeit der Erfüllung
dieser Bedingung liegt dabei darin, daß diese Bremsregelvorriehtung ein erst nach
dei- Einleitung der Bremsung zur Wirkung kommendes Abschlußventil und nicht eine
schon vorher stattfindende Einstellung aufweist und entsprechend ihrer Zweckbestimmung
mit einer gleichzeitig mit der Bremswirkung wachsenden Gegenkraft zum Wagentragfederdruck
arbeitet, weshalb auch der von diesem Druck beeinflußte Hebel unabhängig von der
Belastung des Wagens eine bestimmte Lage -bei gelöster und eine andere bestimmte
Lage bei angezogener Bremse einnimmt.
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'Nach der Erfindung wird nun bei Fahrzeugbremsen, die zwei Bremskraftstufen
besitzen und bei denen ein zur Umstellung von der einen auf die andere Stufe dienendes.
Steuerorgan vor Einleitung der Bremsung in eine der höheren bzw. in eine der niederen
Stufe entsprechende Lage durch einen zwischen zwei Endstellungen beweglichen Körper
bei Über- bzw. Unterschreitung einer bestimmten Wagenbelastungsgrenze umgestellt
wird, eine -die erforderliche Gleichmäßigkeit- des zeitlichen Verlaufes der Bremskraftentwicklung
in beiden Stufen gewährleistende und von Störungen durch das Lahmwerden der Tragfeder'
oder das Federspiel freie Vorrichtung zur selbsttätigen Bremskraftumstellung dadurch
erreicht, daß der zwischen zwei Endlagen bewegliche Körper von einem gewissen Anteil
der vom Fahrgestell auf seine Tragpunkte ausgeübten Belastung und von einer der
Belastung entgegenwirkenden, praktisch gleichbleibenden Kraft beeinflußt wird. Das
Vorhandensein der gleichbleibenden Gegenkraft sichert eine plötzliche Umstellung
der Bremse sowohl von der niederen auf d:e höhere Bremsstufe als auch unigekehrt
von der letzteren auf die erstere Stufe. Auch wird für diese leiden Fälle die Abhängigkeit
des Stufenwechsels von einer und derselben festgelegten Belastungsgrenze gewahrt
und dauernd aufrechterhalten, weil die Uinschaltung in Abhängigkeit nur von der
Belastung und nicht der im Betrieb veränderlichen Durchbiegung der Tragfeder erfolgt.
Ferner ist, da die der Last entgegenarbeitende Kraft schon von dem Beginn der I'üllung
des Breinszylinders wirksam ist und daher die Umstellung des beweglichen Steuerkörpers
vor Einleitung der Bremsung erfolgt, auch die international vorgeschriebene annähernde
Gleichheit der Bremskraftentwicklungszeiten der beiden Stufen ermöglicht.
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Die Zeichnung veranschaulicht die Vorrichtung nach der Erfindung in
mehreren Ausführungsformen in schematischer Darstellung. Abb. i zeigt die Anwendung
der Erfindung bei einer Druckluftbremse, bei der die höhere Bremsstufe durch Einschaltung
eines zusätzlichen Bremszylinders erreicht wird, während gemäß Abb. 2 und 3 zum
gleichen Zweck die Einschaltung einer höheren Bremsgestängeübersetzung erfolgt.
Abb. q. läßt in größerem 'Maßstab einen Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung
nach Abb. 3 erkennen.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. i wird in bekannter Weise ein Teil
des Wagengewichtes durch die Federaufhängung über eine Lasche i auf einen Hebel
:2 übertragen, der bei 3 am Wagenuntergestell angelenkt ist. Der Hebel 2 ist zwischen
zwei durch Anschläge 4 und 5 begrenzten Endlagen beweglich und mit einem die Druckluftzufuhr
zu einem zusätzlichen Bremszylinder beherrschenden Ventil 6 derart verbunden, däß
er dieses bei Überführung in seine obere Endlage öffnet und dadurch den zusätzlichen
Bremszylinder einschaltet, während er beim Zurückkehren in seine untere Endlage
das Ventil wieder schließt und so den Zusatzbreniszvlincler wieder ausschaltet.
Der zusätzliche Bremszylinder dient in gewöhnlicher Weise zur Unterstützung der
Wirkung des HauptbreniszvIinders bei der Durchführung der höheren Bremskraftstufe
für die Abbremsung des beladenen Wagens. Der Hebel 2 ist mit einer bei seiner Bewegung
zwischen seinen Endlagen gleichbleibenden Gewichtsbelastung versehen. Bis zur Erreichung
der bestimmten Belastungsgrenze des Wagens, bei welcher der Zusatzbremszvlinder
und damit d:e höhere Bremskraftstufe eingeschaltet werden soll, verharrt der Hebel
2 in seiner der niedrigeren Bremskraftstufe entsprechenden unteren Endlage, während
er sich bei Überschreitung dieser Belastungsgrenze in seine obere Endlage bewegt.
Diese Umstellung des Hebels 2 von der einen in die andere Endlage erfolgt plötzlich
und in einem Zuge, so daß die dabei stattfindende Umschaltung auf die höhere Bremskraftsture
auf eine genaue und zuverlässige Weise vor sich geht. Die Anscliläge.l, 5 können
zweckmäßig mit Gummi o. dgl. bekleidet sein. Zwecks Änderung der Belastungsgrenze
des Wagens, bei welcher
die Leinstellung auf die höhere Bremskraftstufe
stattfinden soll, kann die Gewichtsbeiastung 7 auf (lem Hebel 2 einstellbar sein.
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Bei der Ausführungsform nach :\1)1i. 2 wird ein Teil des \\,agengewiclites
auf einen in einem Zylinder i i verschiebbaren Kolben durch einen Winkelhebel
16 überführt, der bei 17 gelagert ist und als Befestigung für' (las
Federgehänge 18 dient. Der Zylinder i i ist an einem Behälter 1.4 angeschlossen,
und in der vorzugsweise gedrosselten Verbindung, die von der Bremsleitung 13 nach
dem Zylinder i i und (lein Behälter 14 führt, ist ein .Absperrventil i g angchracht,
welches durch den Kolben eines kleinen, in Verbindung finit dem Bremszvlinder stehenden
Z-,-linders 20 geschlossen wird, wenn eine Bremsung ausgeführt wird. Die gleichbleibende
Kraft, welche der mit der Fahrzeugbelastung veränderlichen Kraft entgegenwirkt,
wird hier durch einen im Steuerbehälter 14 konstant gehaltenen Druck ausgeübt, der
dem Betriebsdruck der Druckluftbremse entspricht. Wenn die für den Bremskraftwechsel
bestimmende Belastungsgrenze erreicht wird, wird der Kolben des Zylinders i i gegen
die Wirkung dieses gleichbleibenden Druckes in einem Zuge in seine andere Endlage
verschoben und führt dabei über die Stange 15 die 'Umstellung des Bremsgestänges
auf ein höheres Ül)ersetzungs'verhiiltnis herbei.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 3 und 4. erfolgt die Umstellung
auf die höhere Bremskraftstufe bei Überschreitung der gewählten Belastungsgrenze
durch Einschalten eines Servomotors mittels eines entsprechend gesteuerten Ventils.
Gemäß Abb. 3 ist das eine Ende des Federgehänges 22 an einem bei 2.4 am Wagenuntergestell
gelagerten Hebel 23 angelenkt, der an seinem freien Ende mit einem in einem festen
Federgehäuse 25 geführten Bolzen 26 verbunden ist. Wie Abb. .4 näher zeigt, ist
die in dem Federgehäuse 25 angebrachte Feder 27 zwischen der oberen Stirnwand des
Gehäuses und einer auf dem Bolzen z6 aufgeschraubten Mutter 28 eingespannt. Die
Feder 27 steht dabei unter einer solchen Vorspannung, daß sie erst beim Überschreiten
der vorbestimmten Fahrzeugbelastung nachgibt. Diese Vorspannung kann durch Ein-
oder Ausschrauben der Mutter 28 auf dein Bolzen 26 eingestellt werden.
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In eineue zwischen dem Federgehäuse 25_ und dem Wagenuntergestell
angebrachten Körper 29 ist das Ventil 21 eingebaut, welches bei einer Verschiebung
des Bolzens 26 geöffnet wird und zwei Kanäle 30 und 31 miteinander
verbindet, von denen der eine, 30, durch die Leitung 3ou Druckluft von der Bremsanlage
erhält und der andere, 3 i, mit der zum Servomotor führenden Leitung 32 verbunden
ist. Die Kanäle münden je in eine von zwei Kammern 33 und 35, welche beiderseits
des mit dem-Ventil.2 t zusamincnwirkenden Ventilsitzes angeordnet sind und von denen
die mit dem Kanal 30 verbundene und somit stets mit Druckluft gefüllte Kammer 33
gegen den Bolzen 26 hin durch eine elastische, teils gegen die KaininerNvand und
teils gegen die Spindel 34 des Ventils dichtende :\@lemhran 36 abgeschlossen ist:
Hierdurch wird das Ventil, wenn es vom Bolzen 26 freigegeben wird, vom Luftdruck
geschlossen gehalten. Die Kammer 35 ist durch einen Schraubdeckel 37 abgeschlossen.
Der Ventilkörper 21, 34. ist mit einer Längsbohrung38 versehen, durch welche gegebenenfalls
in der Kammer 33, im Kanal 3i, in der Leitung 32 und im Servomotor vorhandene Druckluft
ins Freie entweichen kann. Die untere, dem Bolzen 26 zugewandte Mündung der Bohrung
38 wird von einem am Kopf des Bolzens 26 angebrachten Dichtungskörper
39 geschlossen, wenn dieser verschoben und das Ventil 21 angehoben wird.
Auf diese Weise wird verhindert, daß bei angehobenem Ventil von-der Kammer 33 in
die Kammer 35 überströmende Druckluft durch die Bohrung 38 entweicht. Der Servomotor
hält also den Lastwechsel auf die höhere Bremskraftstufe umgeschaltet, solange der
Bolzen 26 entgegen (Lee Wirkung der Feder verschoben und das Ventil ei von
ihm angehoben gehalten wird.
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Wenn das Ventil 21 vom Bolzen 26 bei verminderter Wagenbeladung freigegeben
wird, wird es unter Einwirkung des Luftdruckes auf die Membran 36 geschlossen, die
Längsbohrung 38 des Ventils wird unten geöffnet, der Druck im Servomotor verschwindet,
und der Lastwechsel wird von einer Rückholfeder wieder auf die niedrigere Bremskraftstufe
umgestellt. Da die Bewegung des Bolzens 26 zum vollständigen Öffnen bzw. Schließen
des Ventiles im Verhältnis zur Länge der Feder 27 sehr gering ist, ist der Federdruck,
dein der Bolzen ausgesetzt ist, während der ganzen Umschaltbewegung praktisch konstant,
so daß beim Überschreiten der Beladungsgrenze das vollständige Öffnen des Ventils
21 und beim Unterschreiten der Beladungsgrenze (las vollständige Schließen des Ventils
auf einmal stattfindet.