DE7614207U1 - Gleitschutzregler fuer druckmittelbetaetigte bremsanlagen - Google Patents

Description

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KNOBR-BEEMSE GMBH, Moosacher Straße 80, 8000 München 40

Gleitschutzregler für druckmittelbetätigte BreBsanlagen

Die Erfindung betrifft einen Gleitschutzregler für druckmittelbetätigt e Bremsanlagen, insbesondere an Schienenfahrzeugen, mit einer gegenüber der Achse des abzubrezn-' ^; senden Erades frei drehbaren Schwungmasse, mit einem Kurvenring, der mit der Schwungmasse reibschlüssig gekoppelt ist, und mit einem mit der !Radachse umlaufenden, axial verschieblichen Schaltorgan, das Wälzkörper aufweist, die

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auf einer Kurvenbahn des Kurvenringes abrollen und mit diesem mit gewissem Spiel formschlüssig gekoppelt sind.

Gleitschutzregler der angegebenen Art werden zur Steuerung von Reglerventilen eingesetzt, welche die Bremszylinder ■beispielsweise von Schienenfahrzeugen im Gleit- bzw. Blockierfall entlüften. Die mit den Wälzkörpern zusammenwirkende Kurvenbahn ist dabei so ausgebildet, daß bis zuK Auftreten einer bestimmten Radverzögerung die Wälzkörper an einer bestimmten Stelle der Kurvenbahn gehalten werden und erst nach Überschreiten dieser Verzögerung aus ihrer Ruhelage weg gegen einen Anschlag bewegt werden. Die Verlagerung der Wälzkörper führt dabei zu einer Axialverschiebung des Schaltorganes, das wiederum das Regelventil betätigt und die Bremszylinder entlüftet. Da zwischen Schwungmasse und Radachse bzw. Schaltorgan nur ³SiHS geringe Verdrehung möglich ist, wird die Schwungmasse

™ sit gLeiclioi- Vox'üügcx-ung wie aie itaaacnse abgebremst.

Ein Wiedereinbremsen wird dann eingeleitet, wenn sich das Rad gegenüber der Schwungmasse wieder beschleunigt. Da dieses Wiedereinbremsen auf einem niedrigeren Geschwindigkeiten! veau geschieht, kann es vorkommen, daß beispielsweise bei schlechtem Haftwert der Räder auf den Schienen ein sofortiges weiteres Blockieren auftritt. Der Gleitschutzregler spricht wieder an, der beschriebene Vorgang wiederholt sich. Im Endzustand kann dies dazu führen, daß die Räder bei voll belüfteten Bremszylindern völlig zum Stillstand kommen. In diesem Fall muß der Bremszylinder von Hand entlüftet werden.

Es ist bereits bekannt, zur Unterdrückung von. mechanischen Schwingungen des Gleitschutzreglers, die u.a. durch das harte Anschlagen der Wälzkörper am Anschlag der Kurvenbahn angeregt werden, wenn die Grenzverzögerung überschritten

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wird, die Schwungmasse geteilt auszuführen und deren Teile durch Reibungsschluß miteinander zu verbinden» Mit dieser .Massnahme wird eine Dämpfung des Stosses der Wälzkörper auf den Anschlag der Kurvenbahn erzielt. Die Stossenergie wird beim Aufprall des Wälzkörpers auf den Anschlag am Ende des SchaltVorganges auf die eine Teilmasse übertragen und zwischen den gegenseitigen, als Reibflächen ausgebildeten Begrenzungsflächen der beiden Teilmassen in Reibung umgesetzt und somit vernichtet. Ein elastisches Hin- und Herpendeln der Wälzkörper auf der Kurvenbahn wird damit weitgehend vermieden. Abgesehen von dem weichen Anschlag der Wälzkörper am Anschlag der Kurvenbahn bleibt jedoch der vorstehend beschriebene Nachteil bestehen, daß nämlich die Schwungmasse die gleiche Verzögerung erfährt, wie die Radachse. Durch die beschriebene Zweiteilung der Schwungmasse ist lediglich der Übergang etwas erleichtert worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleitschutzregler der eingangs bezeichneten Art zu schaffen, bei dem ein wiederholtes Blockieren der Räder auf im Vergleich zu den übrigen Rädern niedrigerem Geschwindigkeit sniveau verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß zwischen Kurvenring und Schwungmasse eine Kupplungseinrichtung angeordnet ist, die bei hoher Eadverzögerung eine Relativverdrehung der Schwungmasse gegenüber dem Kurvenring erlaubt. Damit wird ^ein zweiter Parameter eingeführt, der es ermöglicht, daß der Bremszylinderdruck langer gelöst bleibt, als ausschließlich aufgrund des Verzögerungs-Signals, Das Wiedereinbremsen wird erst dann eingeleitet, wenn das Rad wieder die Drehgeschwindigkeit der Schwungmasse erreicht hat. Die Schwungmasse dreht sich unabhängig von der star-

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ken Verzögerung der Radachse weiter, d.h. sie wird nicht \ bo stark verzögert. Das Wiedereinbremsen findet daher

] auf einem höheren Geschwindigkeitsniveau nach Ablauf

I einer längeren Zeitspanne statt, welche in den meisten

j Fällen ausreicht, die Strecke mit schlechtem Haftwert

I zu überlaufen.

I Eine einfache Kupplungseinrichtung ergibt sich dadurch,

I daß der Kurvenring eine konueförmige Reibfläche aufweist,

1 die an drei Punkten einer entsprechend ausgebildeten

|j Gegenfläche der Schwungmasse aufliegt, wobei der Konus-

y winkel etwa 18 bis 20° beträgt. Die Reibungskräfte zwi-

i| sehen Kurvenring und Schwungmasse können dabei in Abhängig-

f keit des Konuswinkels so eingestellt werden, daß sie eine

I mehr oder weniger leichte Drehung des Kurvenrings gegen-

J; über der Schwungmasse ermöglichen.

I In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist der

I Kurvenring eine flache Reibfläche auf, dxe an einer ebenso

I flachen Gegenfläche der Schwungmasse anliegt. Dabei kann

I der Anpressdruck des Kurvenrings auf der Gegenfläche ein- ·

I etellbar sein* Vorzugsweise ist der Kurvenring von federn

I belastet, deren Spannung einstellbar ist. Zur Herabsetzung

I der Reibungskräfte ist es von Vorteil, wenn der Kurven-

I ring an nur drei Punkten auf der Gegenfläche der Schwung-

* nasse aufliegt.

Die Gegenfläche ist vorzugsweise an einem Mitnehmerring angeordnet, der mit der Schwungmasse fest verbunden ist.

Statt der ebenen Auflagepunkte können auch Kugelflächen gegen eine ebene Fläche gepresst werden. Als vorzugsweise

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Verkstoffpaarungen kommen Ms-Stahl, GG-Stahl, GG-GG und Stahl-Kunststoff in Frage.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Kupplungseinrichtung eine Sperre sein, die bei einer bestimmten Radverzögerung ausklinkt, so daß Kurvenring und Schwungmasse entkoppelt sind. Diese Ausbildung der Erfindung ist insofern vorteilhaft, als die Schwungmasse nach dem Ausklinken auf einem noch höheren Geschwindigkeitsniveau bleibt und damit die Zeitspanne bis zur j Wiedereinbremsung nochmals verlängert wird. ;

Mi der Erfindung wird die bisher praktierte,mehr oder weniger feste Kopplung zwischen Kurvenring und Schwungmasse vollständig aufgegeben. Die Drehenergie der Schwung-· masse bleibt ähnlich einem Kreiselelement weitgehend erhalten. Die Länge der Schaltzeit Icann durch Regulierung der Kupplungseinrichtung beliebig eingestellt werden.

Nachfolgend ist eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen beispielsweise beschrieben* Darin zeigen:

Fig. 1 einen unvollständigen Querschnitt durch

einen Gleitschutzregler mit der Kupplungseinrichtung,

Fig. 2 ein Liniendiagramm des Geschwindigkeitsverlaufs dor Schwungmasse und der Radachse mit zugeordnetem Druckverlauf im Bremszylinder, wobei der Gleitschutzregler mit keiner der erfindungagemäßen Kupplungseinrichtungen ausgerüstet ist*, und

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Fig. 3 ein Linienaiagraniin der Geschwindigkeit

der Schwungmasse und des Hades mit zugeordnetem Druck im Bremszylinder bei Einsatz eines Gleitschutzreglers mit erfindungsgemäßer Kupplungseinrichtung.

In Figur 1 ist das das Hegelventil betätigende Schaltorgan mit 1 bezeichnet. Das Schaltorgan ist gegen die Kraft einer Feder 2 axial verschieblich. Radial zur Achse des Schaltorgans sind auf Achsstumraeln zwei Wälzkörper 3 angeordnet. Das Schaltorgan 1 ist mit radialen Fortsätzen in einer gabelförmigen Ausnehmung der Radachse bzw. eines mit ihr verbundenen Teils 4· formschlüssig geführt. Eine Drehung der Radachse bedingt damit eine ebensolche Drehung des Schaltorgans 1, wobei jedoch eine axiale Verschiebung des Schaltorgans 1 in der gabelförmigen Ausnehmung der Radachse möglich ist.

Die Wälzkörper 3 laufen auf einer Kurvenbahn 5 eines Kurvenrings 6. Sie werden durch die Feder 2 in Richtung Kurvenbahn vorbelastet«

Der Kurvenring 6 ist in einem Mitnehmerring 7 verdrehbar gelagert. Er liegt an nur drei Punkten mit einer dar Kurvenbahn 5 gegenüberliegenden Reibfläche 8 an einer entsprechenden Gegenfläche 9 des Mitnahmerrings 7 an. Zwischen Mitnehmerring 7 und Kurvenring 8 besteht soviel radiales Spiel, daii eine gegenseitige Verdrehung der Ringe ohne Behinderung möglich ist.

Kurvenring 6 wird von mehreren Federn 10 übor einen Ring 11 belastet und mit entsprechender Kraft gegen den Mitnehmerring 7 gepresst.Die Anzahl der Federn und ihre Vor-

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Spannkraft muß jeweils den speziellen Anforderungen angepaßt werden. Die Federn stützen sich auf einen Gegenring 12 Rb₁ der entsprechende Zentrier stifte 13 aufweist. J¹Ur eine Änderung der Vorspannkraft müssen entweder die Federn 10 oder der Gegenring 12 ausgewechselt; werden.

Mitnehmerring 7 ist mit einer Schwungmasse 14 fest verschraubt. Die Schwungmasse 14 ist gegenüber der Sadachse bsw. den mit ihr in Verbindung stehenden Teilen frei drehbar gelagert. Die Kurvenbahn 5 weist eine in ihrem Mittelabschnitt nach links durchgebogene, in beiden Eandabschnitten also nach rechts ansteigende Form auf, wobei sie beiderseits mit etwas axial nach rechts vorspringenden Anschlägen endet; sie ist also so ausgebildet, daß die auf ihr abrollenden Wälzkörper 5 nach einer gewissen Verdrehung an einen der Atjchläge stoßen, der eine weitere Eelatiwerdrehung zwischen dam Schaltorgan 1 und dem Kurvenring 6 unmöglich macht. Die mögliche Verdrehung des Schaltorgans gegenüber dem Kurvenring bewirkt jedoch wegen der enteprechend ausgebildeten Kurvenbahn 5 eine axiale Verstellung des Schaltorgans und damit eine Betätigung des Regelventils.

Der Gleitschutzregler arbeitet wie folgt; Vor Einleitung einer Bremsung rotieren Badachse bzw. ein mit ihr verbundener Teil 4 und Schwungmasse 14 mit gleicher Umdrehungszahl. Schaltorgan 1 bzw. die mit ihm verbundenen Wälzkörper 3 befinden sich in ihrer Mittellage auf der Kurvenbahn 5 bzw. dem Kurvenring 6, wobei das Teil 4 über die federnd an der am weitesten links liegenden Stelle der Kurvenbahn 5 anliegenden Wälzkörper 3 gegen die Kraft der Feder 2 auslenkbar mit dem Kurvenring 6 und weiter über die von der Feder 10 belastete Rutschkupplung 8,, 9 rmit der Schwungmasse 14 gekuppelt ist. Bei einer plötzlichen star-

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ken "Verzögerung der Radachse eilt die Schwungmasse 14 tmd der mit ihr verbundene Mitnehmerring 7 wegen ihrer trägen Masse der Radachse 4 und dem Schaltorgan 1 vor* Zusammen mit dem Mitnehmerring 7 verdreht sich gleichfalls auch der Kurvenring 6, da beid Ringe über Reibschluß gekoppelt sind. Die Wälzkörper 3 laufen auf der Kurvenbahn 5 ah und verschieben das Schaltorgan 1 in axialer Richtung nach rechts bis zur Betätigung des Segelventils. Nach einer gewissen Verdrehung stoßen die Wälzkörper 1 an den nicht gezeigten Anschlag des Kurvenrings 6, eine weitere Verdrehung des Schaltorgans 1 gegenüber des Kurvenring 6 wird damit verhindert. Der eine kleine Masse aufweisende Kurvenring ο wird abrupt abgestoppt und auf die Drehzahl der Radachse gebracht» Die ßchleppkraft der Schwungmasse 14 ist jedoch so groß, daß \ die Haltekraft der Reibungskupplung zwischen Mitnehmer-

ring 7 uncL Kurvenring 6 überwunden wird und Schwungmasse f . 14- zusammen mit dem Mitnehmerring 7 eine höhere Drehge- ' schwindigkeit beibehält als Kurvenring 6. Selbstverständ

lich wird auch die Drehgeschwindigkeit der Schwungmasse langsam herabgesetzt, da die Federn 10 über Ring 11 ständig den Kurvenring 6 belasten und dieser die Einheit ßchwungmasse-Mitnehmerring abbremst. Die Größe dieser Bremskraft kann durch eine Einstellung der Vorspannkraft der Federn 10 reguliert werden.

Kommt es nun infolge Ansprechen des Regelventils und Entlüften der Bremszylinder zu einem Aufheben der Bremswirkung auf die Radachse und ein Wiederbeschleunigen, so kehren die Wälzkörper 3 erst dann in ihre Ruhelage zurück, wenn der Unterschied der Relativgeschwindigkeiten zwischen Schwungmasse 14 und Radachse 4 so gering geworden ist, daß

j die Feder 2 das Sc.haltorgan 1 wieder zurückdrücken kann

bzw. bis die Umdrehungszahl der Radachse und der Schwung-

] »asse gleich geworden ist. Je nach der Bremswirkung, welche

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Über die Beibungskupplung von der Eadachse auf die Schwungmasse 14- ausgeübt wird, ist die Zeitspanne biß zum Einsetzen der Wiederexnbremsung mehr oder weniger lang.

Anhand der Figuren 2 und 3 soll der Geschwindigkeitsverlauf von Badachse und Schwungmasse, sowie der Druckverlauf in den Bremszyiindern noch näher dargestellt werden. Figur 2 zeigt die Situation, die ohne Rutschkupplung zwischen Mitnehmerring und Kurvenring, d.h. bei einem Gleitschutzregler nach dem Stand der Technik auftritt. Die obere durchgezogene Linie C gibt den Druck in den Bremszylindern wieder, die untere durchgezogene Linie stellt die Drehzahl bzw. Drehgeschwindigkeit V der Badachse 4 und die gestrichelte Linie die Geschwindigkeit V* der Schwungmasse 14- dar. Auf der Abszisse ist die Zeit t aufgetragen· Zum Zeitpunkt t^ tritt eine Blockierung des normal gebremsten Bades auf, die Drehgeschwindigkeit Y des Bades fällt steil ab, der Begier spricht an und senkt den Druck C im Bremszylinder ebenfalls ab. Infolge der rormscnlüssigen Verbindung zwischen Badachse und Schwung" masse wird letztere mit gleicher Verzögerung abgebremst. Nach dem Viederbeschleunigen des Bades kehrt das Schaltorgan sofort wieder in seine Euhelage zurück, da prak- \ tisch kein Unterschied in den Drehgeschwindigkeiten von .] Schwungmasse und Badachse besteht. Die Bremszylinder wer- J den wieder belüftet und das Bad normal gebremst. Da es I aber noch nicht wieder die Geschwindigkeit der übrigen .j Räder erreicht hat, kann es bei schlechtem Haftwert sehr leicht vorkommen, daß sofort wieder eine Blockierung mit damit verbundenem Ansprechen des Gleitschutzreglers auftritt. Der Druckverlauf im Bremszylinder sowie das schließlich vollständige Blockieren des Bades durch wiederholtes Ansprechen des Gleitschutzreglers ist in Figur 2 dargestellt. Zum Zeitpunkt t,, d.h. bei völliger Blockierung^ bleibt schließlich lediglich noch übrig, den Bremszylinder

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von Hand zu entlüften, um eine Wiederbeschleunigung der Radachse zu erreichen.

Ein mit der erfindungsgemäßen Butschkupplung bzw. Kupplungseinrichtung ausgerüsteter Gleitschutzregler zeigt (Flg. eine vollkommen andere C'haraktei'istik. Wieder erfolgt eine Blockierung des Sades zum Zeitpunkt t^. Das Bad wird stark abgebremst, wie aus de:a Diagramm ersichtlich ist. Der Regler spricht an und der Bremszylinder wird entlüftet. Wie aus der gestrichelten Linie V ersichtlich ist-, wird jedoch die Schwungmasse 14· nicht so stark abgebremst, sondern eilt der Badachse voraus. Nach Aufheben der Bremswirkung infolge entlüfteter Bremszylinder und daraus resultierender Wiederbeschleunigung der Badachse vergeht jedoch noch eine gewisse Zeitspanne (t, - tp)i bis die Badachse die gleiche oder nahezu die gleiche Umdrehungsgeschwindigkeit wie die Schwungmasse erreicht hat und damit eine Bückstellung des Schaltorgans möglich ist. Die Gleitschutzauslösung verlängert sich somit um die Zeitspanne t, - to gegenüber der Auslösezeit eines bekannten Gleitschutzreglers, dessen Charakteristik in Figur 2 dargestellt ist.

Durch eine Einstellung der Anpresskraft zwischen Mitnehmerring und Kurvenring kann die Auslösezeit beliebig eingestellt werden, beispielsweise auf eine Dauer, in welcher eine Beschleunigung des Bades bis nahezu auf den Ausgangswert möglich, ist.

Bei Anordnung einer ausklinkbaren kraft- oder verzögerungsgesteuerten Sperre anstatt der Butschkupplung läßt sich dies am leichtesten erreichen.

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Claims (6)

München, 16.12.1977 £P11-mt/si -1329- Schutzansprüehe

1. Gleitschutzregler für druckmittelbetätigte Bremsanlagen, insbesondere an Schienenfahrzeugen« mit einer gegenüber der Achse des abzubremsenden Hades frei drehbaren Schwungmasse, mit einem eine Kurvenbahn tragenden Kurvenring, der mit der Schwungmasse reibschlüssig gekoppelt ist, und mit einem mit der Radachse umlaufenden, axial verschieblichen Schaltorgan, das Wälzkörper aufweist, die auf der Kurvenbahn des Kurvenringes abrollen und mit diesem mit gewissem Spiel formschlüssig gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenring (6) und die Schwungmasse (14) im wesentlichen radial verlaufende, einander gegenüberstehende Flächen aufweisen, die als Reibflächen (8, 9) einer Reibungskupplung zwischen dem Kuxvenring (6) und der Schwungmasse (14) ausgebildet sind, und daß zwischen dem Kurvenring (6) und der Schwungmasse (14) Federvorrichtungen (10, 11, 13) eingeordnet sind, welche die Reibflächen (8, 9) aufeinanderdrücken.

2. Gleitschutzregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibflächen (8, 9) der Reibungskupplung als radiale, ebene Ringflächen ausgebildet sind.

3. Gleitschutzregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß die Reibflächen des Kurvenringes (6) und der Schwungmasse (14) aus je drei konusförmigen, über den Umfang gleichmäßig verteilt angeordnete, sich gegenüberliegenden Reibflächenab-Bchnitten zusammengesetzt sind, deren Eingriffsflächen mit einem Anstellwinkel von etwa 18 bis 20 Grad zur Radialebene liegen.

4. Gleitschutzregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eurvenring (6) drei umfangsmäßig gleichmäßig verteilte, auf der Reibfläche (9) der Schwungmasse (14) anliegende und seine Reibfläche (8) bildende Auflagestellen aufweist.

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5- Gleitschutzregler nach Anspruch 4, dadurch, gekennzeichnet, daß die Auflagestellen "ballig geformt sind.

6. Gleitschutzregler nach einem der Ansprüche 2 "bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibflache (9) der Schwungmasse (14) an einem mit dieser fest -verbundenen Mitnehmerring (7) angeordnet ist.

7· Gleitschutzregler nach den Ansprüchen 2 bis 6, gekennzeichnet durch folgende alternative Werkstoffpaarungen der Eeibflächen (8, 9) zwischen Kurvenring (6) und Mitnehmerrir-g (7) bzw. Schwungmasse

Messing-Stahl
Grauguß-Stahl
Grauguß-Grauguß
Stahl-Kunststoff.

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