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Einrichtung an Druckzylindern, insbesondere Preßluftzylindern für
Druckluftbremsen Die Erfindung bezieht sich auf die Ausbildung und den Betrieb von
Druckzylindern, wie sie vorzugsweise lrci Druckluftbremsen Verwendung finden und
bringt besondere Vorteile mit sich, wenn bei Anlagen, welche einerseits einen Anlegezylinder
zum Heranbringen der Bremsklötze an die Radreifen aufweisen und bei welchen andererseits
ein besonderer Festbremszylinder vorgesehen ist, welcher nur den eigentlichen Bremsvorgang
vollzieht, der Anlegezylinder in der erfindungsgemäßen Weise gestaltet wird.
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Der Anlegezylinder muß so dimensioniert werden, daß er zur Überwindung
des Gestängewiderstandes ausreicht. Diese knappe Bemessung des Anlegezylinders bringt
jedoch den schwerwiegenden Nachteil mit sich, daß bei der infolge der Schwere und
der Vielteiligkeit der Bremsgestänge von hochabgebremsten vierachsigen Schwerlastwagen
vorhandenen großen Anfangsreibung und der Trägheit der Einrichtung der Anlegevorgang
der Bremsklötze nur sehr schleichend und unsicher erfolgt. Macht man den Anlegezylinder
größer, so daß z. B. auch bei dem reduzierten Leitungsdruck, bei welchem laut internationaler
Vorschrift die Bremse noch betriebsfähig sein muß, die Klötze mit Sicherheit zum
Anliegen kommen, so wird bei vollem Leitungsdruck und leichtgehendem Gestänge der
vorgeschriebene Mindestdruck überschritten. Diese, die einwandfreie Wirkungsweise
einer Bremsanlage ernstlich gefährdenden Mängel werden erfindungsgemäß durch eine
derartige Ausbildung des Anlegezylinders beseitigt; daß der Kolben dieses Zylinders
zunächst eine
größere Kraft liefert, als sie zur Durchführung des
Anlegehubes notwendig ist, diese Kraft aber vor Beendigung des Kolbenhubes auf den
gewünschten Endwert wieder verringert wird. Damit wird erreicht, daß der Kolben
infolge des anfänglichen Kraftüberschusses den Anlegehub rasch und sicher durchführt
und daß trotzdem infolge der Verritigerüng der Kraft auf den gewünschten Endwert
bei Beendigung dieses Hubes der Mindestdruck der Bremsklötze an den Radreifen nur
den vorgeschriebenen prozentualen Wert des Vollbremsdruckes annimmt.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
in schematischer Weise dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen mit Hilfe einer
Zusatzfeder erfindungsgemäß gestalteten Anlegezylinder einer Druckluftbremsanlage,
Fig.2 ein Ausführungsbeispiel eines AnlegezyIinders, auf dessen Kolben zur Erzielung
der erfindungsgemäß angestrebten Wirkung ein Differentialdruck ausgeübt wird, Fig.3
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Anlegezylinders, bei welchem
die Verminderung der Kolbenkraft durch Expansion des in den Zylinder eingeführten
Druckmittels erzielt wird, Fig.4 ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes,
wiederum in seiner Anwendung bei einer aus Anlege- und Festbremszylinder bestehenden
Anlage, bei welchem mit Hilfe eines Nebenauslasses in der Druckmittelleitung für
den Anlegezylinder die Verringerung der Kolbenkraft erzielt wird, und Fig.5 die
besondere Ausbildung eines Überwachungsorgans für den in Fig. 4 dargestellten Nehenauslaß.
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In Fig. i greifen am Bremsgestänge i sowohl der Kolben des Festbremszvlinders
2 als auch der Kollwn 3 des Anlegezylinders 4 an. Der Kolben 3 führt seinen :Anlegehub
gegen die Wirkung einer Rück-t, 5 aus; nach Zurücklegung eines Teiles seines
Kolbenweges trifft der Kolben 3 mit seinem Ansatz f> auf einen beweglichen Anschlag
7, welcher durch einen Gegenanschlag 8 abgefangen ist. Der Anschlag 7 steht unter
der Wirkung einer Zusatzfeder 9.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Zur
Durchführung einer Bremsung müssen zunächst die nicht dargestellten Bremsklötze
mit Hilfe des Anlegezylinders 4 an die Radreifen leerangeführt werden. Zu diesem
Zweck wird der Kolben 3 dieses Zylinders mit Druckluft beaufschlagt und damit zu
einer Bewegung gegen die Wirkung der Feder 5 veranlaßt. Erfindungsgemäß sind dabei
der Überdruck und die Fläche des Kolbens 3 so gewählt, daß die Anlegebewegung mit
einer größeren Kraft als der hierzu notwendigen Mindestkraft durchgeführt wird.
Dadurch ist auch bei großer Anfangsreibung und Gestängeträgheit ein rasches und
sicheres Heranbringen der Bremsklötze an die Radreifen unbedingt sicher gewährleistet.
Hat nun der Kolben 3 den dieser Anlegebewegung entsprechenden Hub zurückgelegt,
so trifft sein Ansatz 6 auf den Anschlag 7, wodurch von da ab außer der Feder 5
auch die Zusatzfeder 9 der Kolbenkraft entgegenwirkt. Die gemeinsame Kraft beider
Federn ist nun so bemessen, daß die bisheizu große Kolbenkraft auf einen Wert verringert
wird, welcher höchstens der Erzeugung des Mindestdruckes an den Bremsklötzen entspricht.
Dann tritt, veranlaßt durch nicht dargestellte Steuermittel, der Festbremszylinder
2 in Tätigkeit und steigert die Bremskraft schnell bis zum Mindestdruck und hierauf
langsam bis zu einem der eingestellten Bremsstufe entsprechenden Wert. Zwecks besseren
Verständnisses wird noch erwähnt, daß die Einrichtung zum Beispiel so ausgebildet
werden könnte, daß während der. Tätigkeit des Anlegezylinders 4 die Kolbenstange
des Festbreinszylinders 2 durch den zugehörigen Kolben hindurch bewegt « ird und
erst bei Beattfschlagung dieses Kolbens mit ihm gekuppelt wir(l.
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Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Verringerung
der Koll)enkraft auf den den vorgeschriebenen Mindestdruck nicht übersteigenden
Wert durch Differentialwirkung im AnlegezyIinder 4 erzielt. Zu diesem Zweck ist
die Kolbenstange io rohrförmig gestaltet und weist eine Üffnung i i auf. Außerdem
ist in der Kolbenlaufbahn ein Umgehungskanal 12 vorgesehen. Wird nun der Kolben
13 zwecks Anlegens der Bremsklötze mit Druckluft beaufschlagt, so ergibt sich zunächst
wieder eine an sich zu große Kolbenkraft. Diese kann sich zum Anlegen der Bremsklötze
in vollem Umfange auswirken, weil einerseits der Umgehungskanal 12 noch nicht aufgesteuei-t
ist und-andererseits die im Raum 14 betindliche Luft durch den noch offenen Auslaß
i i abströmen kann. klit Beendigung der AnlegebeNvegung haben jedoch der Kolben
13 und die Stange io eine Stellung erreicht, bei welcher der Auslaß i i außerhalb
des 1Zaumes i4 zu liegen kommt und die Räume 14 und 15 zu beiden Seiten des Kolbens
13 über den Kanal 12 miteinander verbunden sind. Damit baut sich im Raum 14 ebenfalls
ein Überdruck auf, welcher auf den Kolben 13 eine der Größe der beaufschlagten Ringfläche
16 entsprechende Kraft au--,Übt. Im Raum 15 bleibt nun nur mehr die Koll>eiifl<iclie
abzüglich der lZingftäche 16 als lvirksain übrig, welche so Beinessen ist, daß sich
aus ihr und (lein herrschenden Überdruck die höchstens dein Mindestdruck an den
Bremsklötzen entsprechende Kolbenkraft ergibt.
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In Fig.3 ist eine weitere einfache Möglichkeit gezeigt, die während
der Anlegebewegung an sich zu große Kolbenkraft auf einen höchstens der Erzeugung
des -Mindestdruckes entsprechenden Wert wieder zu verringern. Der Anlegezylinder
4 enthält dabei außer seinem Kolben ein Ventil 17, welches mit einem Sitz 18 zusammen
wirkt und sich unter der Kraft der Feder i9 über eine Stange 2o am Kolben 3 abstützt
(Stange 20 und Kolben 3 sind der Deutlichkeit halber mit einem kleinen Abstand voneinander
gezeichnet). Wird nun der Kolben 3 über die Leitung 21 mit Druckluft beaufschlagt,
so kann diese zunächst über den offenen Ventilsitz 18 zuni
Kolben
3 gelangen und ilin unter gleichbleibendem Druck in 1'feilriclittlng bewegen. Dadurch
wird die :lnlegelfewegung der Bremsklötze mit einer größeren als der hierzu unbedingt
notwendigen Kraft rasch durcligefülirt. Das Ventil 17 wird dabei durch die 1#e<ler
t9 init dem Kolben so lange mitbewegt, bis es unter :@llschluß der Luftzufuhr auf
den Sitz ON zu liegen kommt. Die Stange 20 und der Koll>en3 trennen sich utin und
der letztere führt unter Expansion des Druckmittels seinen Resthub durch. Durch
die mit der Expansion verbundene Druckinindei-ung wird die Kolbenkraft auf einen
Betrag verringert, welcher wiederum höchstens zur Erzeugung des der Bremsklötze
ausreicht.
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Hei der in Fig.4 gezeigten Einrichtung sind die 1.(>ittlllgell 22
und 23 zum Anlegezylinder 4 bzw. hestllrcmszvlinder 2 durch eine Leitung 24 miteinander
verbunden. In letztere Leitung ist ein in kiclitung zum Festllreniszylitider 2 öffnendes
Rücksclilagvcntil 25 sowie eine Drosseldüse 26 eingeschaltet. Die Leitungen 22 und
23 führen zu Räumen 27 bzw. 28 eines \'elltilgelläuses 29, in welchem ein durch
einen Kolbeil 30 betätigtes Ventil 31 gelagert ist. 1)ie ],ei t111111 22 setzt sich
fort in einem von einem Ventil 32 iill<#i-ivacliteti und zum Hilfsluftbehälter
33 führenden Leitungsteil 34, während die Leitung 23 in ihrer Fortsetzung 35 zum
Steuerventil 36 führt und dort durch einen von einem Kolben 37 bet ätigten Schieber
38 überwacht wird. Die Ausbi l(lung des Stetierventils36 könnte auch eine andere
seile, olirie daß dadurch am Wesen der Erfindung etwas gelindert würde. Schließlich
sind noch eine I_cittlllg 3c) -r.wischerl dem Ililfsluftbehälter 33 und dein Stetterv(#ntil
36 und eine Leitung 4o als von der I.eltttllg 35 abzweigende Betätigungsleitung
für das l?lmrwachventi132 vorgesehen.
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1)i(# Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Wird
durch Verringerung des Druckes in der an <las Steuerventil 36 angeschlossenen
liauptluftleitung 4t der Kolben 37 dieses Ventils infolge des vom Behälter 33 stammenden,
über die Leitung 39 auftretenden Überdruckes zu einer Bewegung in 1'feilriclitung
veranlaßt, so wird dabei mittels des Schielfers 38 die Entlüftung 42 der Leittalg
35 abgeschlossen und dafür eine \'erlfindung zwischen den Leitungell39 und 35 Tiber
(las Gcliäuse des Steuerventils 36 hergestellt. Der Kolben des Ventils 32 wird über
die Leitung 4o beaufsclilagt und öffnet dieses Ventil, was wiederum zur Folge hat,
(laß der Arbeitskolben 3 des Anlegezylinders 4 über die Leitungen 34, 22 und das
geöffnete Ventil 31 mit dem vollen Druck des Behälters 33 beaufschlagt wird.
Der Kolben 3 des Anlegezylinders ist dabei so (Iiinensioniert, daß unter der \\'irkung
des Druckes im Behälter 33 eine gi-<il.iere Kolbenkraft erzeugt wird, als an
sich zur .lnlegebewegung des Gestänges und der Bremsklötze notwendig wäre. Die Folge
davon ist wiederum (las gewünschte rasch und sicher durchgeführte Heranbringen der
Bremsklötze an die Radreifen. Mit der Beaufschlagung des Kolbens3 über die Leitung
22 erfolgt alter auch ein verzögertes Ab-
strömen von Luft über das Rückschlagventil
25 und die Drosseldüse 26 zur Leitung 23, also einerseits zum Festbremszvlinder
2 und andererseits zum Raum 28 des Ventilgehäuses 29. Bei Erreichen eines kleinen
Überdruckes in diesem Raum, bei welchem sich der Kolben des Festbremszylinders 2
noch nicht in Bewegung setzt, erfolgt ein Anspringen des Ventilkolbens
30 gegen die Kraft der schwachen Feder 43. Dies hat einerseits durch das
Ventil 3r einen \1)scliluß der Beschickungsleitung 34-22 für den :\nlegezelilider
4, in welchem infolge der unge-Iliiiderten Zuströmung der Druckluft die gewünschte
Druckspitze bereits erreicht ist, und andererseits durch die Ventilwirkung (Sitz
44) des Kolbens 30 ein Öffnen der Beschickungsleitung 35-23 für den Festbremszylinder
2 zur Folge. Die Drosseldüse 26 und die Federbelastung des Rückschlagventils 25
sind nun so bemessen, (laß sich der zu hohe Druck im Anlegezylinder .1 über die
Leitung 24 auf einen den vorgeschriebenen Mindestdruck an den Bremsklötzen nicht
übersteigenden Druck abbauen kann, ehe der Druckanstieg im Festl)retnszyIinder diese
Höhe erreicht. Der weitere, jetzt den Druck im Anlegezylinder überholende Urttckanstieg
im Festbremszylinder, dessen Höhe vom Steuerventil 36 zugemessen wird, bewirkt nun
die Bewegung des Festbremskolbens und damit das Anpressen der Bremsklötze an die
Radreifen mit der Mindestkraft und anschließend einer der eingestellten Bremsstufe
entsprechenden Kraft. Die Druckerhöhung im Festbremszylinder kann sich infolge der
Sperrwirkung des Rückschlagventils 25 nicht auf den .-\iilegezylinder auswirken.
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Durch entsprechende Dimensionierung der Düse 26 ist es möglich, den
Verlauf des Abbaues der 1)ruckslfitz(, ;i;1 .\nlegezylinder gegenüber dem Aufbau
des 1)rtick:s im Festllremszylinder in die für die Gesamtwirkungsweise giinstigste
Beziehung zu bringen. Außerdem kann durch. Weglassen der Federbelastung des Rückschlagventils
25 und entsprechende Bemessungen der Düse 26 ein Druckabbau im :lnlegezylinder4
über dieLeitung 24 praktisch bis auf Null erreicht werden, womit der Anlegezylinder
nach Durchführung der Anlegebewegung wirkungsmäßig ausscheidet.
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In Fig. 5 ist eine Ventileinrichtung 45 gezeigt, welche an Stelle
des Rückschlagventils 25 und der Düse 26 in die Verbindungsleitung 24 eingeschaltet
ist. Diese Ventileinrichtung besitzt ein Rückschlagventil 46, das durch eine Feder
47 geschlosseli gehalten wird. Die Schließwirkung dieser Feder wird durch eine,
jedoch nur bei geschlossenem Ventil wirksame Sperre unterstützt. Diese Sperre ist
schematisch durch eine in eine Kerbe 48 des Ventilschaftes eingreifende, durch eine
Feder 49 angepreßte Kugel 5o veranschaulicht. Die übrigen, nicht dargestellten Teile
der Anlage gemäß Fig. 5 sind die gleichen wie die in Fig. 4 gezeigten. Bei Zuführung
von Druckluft zum Anlegezylinder 4 bleibt zunächst das Ventil 46 unter der Schließwirkung
der Feder 47 und der Sperre 48, 49, 5o geschlossen. Die Schließwirkung ist so bemessen,
daß der Druck im Anlegezylinder auf den gewünschten Spitzeilwert
ansteigt,
bei welchem die Anlegebewegung unter allen Umständen rasch und sicher erfolgt, und
erst danach sich das Ventil 46 öffnet. Bei dem öffnen wird die Schließkraft der
Sperre überwunden und außer Wirkung gesetzt, so daß nur noch die Schließwirkung
der Feder 47 übrigbleibt. Solange der Druck im Anlegezylinder die Kraft der Feder
47 überwindet, strömt der Drucküberschuß aus dem Anlegezylinder über den großen
Querschnitt des Ventils 46 und die Leitung 23 nach dem Festbremszylinder 2 ab. Dies
bewirkt in der bereits für Fig. 4 beschriebenen Weise die Umsteuerung im Ventil
29. Der Druck im Anlegezylinder 5 entlädt sich nach dem Festbremszylinder 2 hin
bis auf den gewünschten Enddruck im Anlegezylinder. Das Ventil 46 und die Feder
47 sind so bemessen, daß die Feder 47, unterstützt durch den sich im Festbremszylinder
2 aufbauenden Druck, das Ventil 46 dann schließt. Der weitere Ablauf der Tätigkeit
des Festbremszylinders ist der gleiche wie bei der Einrichtung gemäß Fig.4.
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Die Anwendbarkeit der Erfindung ist natürlich nicht auf Anlegezylinder
beschränkt, sondern bei jeder Art von Druckzylindern möglich, bei denen eine Änderung
der Kolbenkraft ähnlich der vorbeschriel>enen erwünscht ist.