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Druckübersetzer für Druckluftbremseinrichtungen, insbesondere von
Schienenfahrzeugen In der Bremstechnik werden Geräte, welche den Bremszylinderdruck
gegenüber dem vom Steuerventil zugemessenen Druck über- oder untersetzen, als Druckübersetzer
bezeichnet. Solche Druckübersetzer der bisher üblichen Bauart bestehen z. B. aus
zwei Kolben, welche über einen Waagebalken mit veränderlichem Hebelverhältnis miteinander
verbunden sind. Dabei ist jeder dieser Kolben nur auf seiner einen Seite druckbeaufschlagt,
und zwar der .eine Kolben von dem vom Steuerventi'1 zugemessenen Druck und der andere
Kolben vom Bremszylinderdruck. Der vom steuernden Druck beaufschlagte Kolben kann
dabei als dirigierendes Glied bezeichnet werden. Er muß verhältnismäßig groß ausgebildet
werden und bringt dementsprechend räumliche und betriebliche Nachteile mit sich.
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Demgegenüber sind bei dem Druckübersetzer gemäß der Erfindung zwar
auch zwei Kolbenglieder vorgesehen, von welchen jedoch das eine zwecks Überwachung
des Bremszylinderdruckes auf seiner einen Seite von einem steuernden Druck und auf
. seiner anderen Seite vom gesteuerten Druck im Bremszylinder, also zweiseitig beaufschlagt
wird, während das andere, mindestens .einseitig beaufschlagt.e Kolbenglied über
ein willkürlich veränderbares Übersetzungsverhältnis, den steuernden oder gesteuerten
Druck unterstützend, auf das erstgenannte Kolbenglied einwirkt. Infolge der zweiseitigen
B,eaufschlagung des einen Kolbengliedes fällt dem zweiten Kolbenglied nur mehr eine
korrigierende Rolle zu, und es kann daher sehr klein gehalten werden, wodurch günstige
bauliche und betriebliche Eigenschaften bedingt sind. Außerdem sind auch die Reibungsverhältnisse
am zweiten Kolbenglied infolge dessen zweiseitiger Druckbeaufschlagung verbessert.
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Während bei dem bekannten Druckübersetzer auch bei einem Übersetzungsverhältnis
von i : i
beide Kolben wirksam sind, wirkt in vorliegendem Fall
bei diesem Übersetzungsverhältnis der korrigierende Kalben überhaupt nicht mit.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
in schematischer Weise dargestellt.
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Bei dem in Fig. i gezeigten Beispiel ist an die Hauptluftleitung i
ein Steuerventil 3 bekannter und daher nicht näher gezeigter Bauart angeschlossen.
Bei Verminderung des Druckes in der Hauptluftleitung i verbindet dieses Steuerventil
den Vorratsluftbehälter 5 bzw. dessen Leitung 7 mit der gedrosselten Leitung 9.
Der Vorratsbehälter 5 wird über eine mit Rückschlagventil ausgerüstete Leitung aus
der Hauptluftleitung i aufgefüllt. Die Leitung 9 führt zum Vorsteuerbehälter i i
und von diesem. weiter zum Raum 13 einer Ventileinrichtung 15. Die eine Begrenzung
des Raumes 13 wird durch einen beweglichen Kolben 17 gebildet, der über seine Kolbenstange
mit einem Balken i9 gelenkig verbunden ist. Von dem anderen, vom Kolben 17 begrenzten
Raum 2i der Ventileinrichtung i 5 führt eine Leitung 23 zum Bremszylinder 25. In
der in Fig. i gezeigten untersten Stellung des Kolbens 17 ist derselbe vom unteren
Ende einer Hülse 27 entfernt, die ein Ventil 29 trägt, das auf einem Sitz 31 aufliegt.
Infolge des Getrenntseins von Kolben 17 und Hülse 27 ist der Raum 21 der Ventileinrichtung
15 und- damit auch der Bremszylinder 25 ins Freie entlüftet. Außerdem ist durch
das geschlossene Ventil 29 der Bremszylinder vom Vorratsluftbehälter 5 getrennt,
von welchem ein Leitungszweig 33 zum Raum 35 der Ventileinrichtung 15 führt. Der
Raum 13 ist im gelösten Zustand der Bremse über das Steuerventil 3 ebenfalls entlüftet,
und der Kolben 17 wird durch die Feder 37 in seiner gezeigten unteren Endstellung
gehalten. Von der Leitung 9 zweigt eine Leitung 39 ab und führt zu einem gegenüber
der Einrichtung 15 im Durchmesser wesentlich kleineren Zylinder 41, in welchem ein
Kolben 43 beweglich gelagert ist. Der Kolben 43 wirkt mittels seiner Kolbenstange
ebenfalls auf den Ballten i9. Dieser Balken findet sein Widerlager an einer Rolle
45, welche sich ihrerseits an einer Fläche 47 abstützt. Die Rolle 45 wird mittels
eines Gestänges 49 z. B. in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung des Fahrzeuges
eingestellt.
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Die Wirkungsweise des Druckübersetzers gemäß Fig. i ist folgende:
Im gelösten Zustand der Bremse herrscht in der Hauptluftleitung i der höchste Regeldruck,
und dieser veranlaßt das Steuerventil 3, die Leitung 7 von der Leitung 9 getrennt
zu halten und dafür die letztere zu entlüften. Somit sind sowohl der Kolben 17 als
auch der Kolben 43 unbeaufschlagt. Der Raum über dem Kolben 43 steht unter dauernder
Verbindung mit der Außenluft, und der Raum 21 über dem Kolben 17 ist, wie bereits
erwähnt, durch die Hülse 27 entlüftet. Nur die Feder 37 übt ihre Kraft auf den Kolben
17 aus. Der Vorratsluftbehälter 5 ist über die genannte Verbindung ebenfalls mit
dem Höchstdruck der Hauptluftleitung i aufgefüllt. Die Stellung der Rolle 45 hängt
von der Fahrzeugbelastung ab.
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Wird durch Verringern des Druckes - in der Hauptluftleitung i eine
Bremsung eingeleitet, so veranlaßt diese Drucksenkung das Steuerventil 3 zu einer
Umsteuerung,. so daß nunmehr die Entlüftung der Leitung 9 abgesperrt und. dafür
diese Leitung mit der Leitung 7 verbunden wird. Über die Leitungen 7, 9 strömt,
entsprechend gedrosselt, Druckluft zum Vorsteuerbehälter i i und weiter zu den Kolben
17 und 43 und treibt sie nach oben unter Anlegen des Balkens 19 an die Rolle 45.
Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens 17 wird durch Auftreffen desselben auf die
Hülse 27 und darauffolgendem Anheben des Ventils 29 die Entlüftung des Zylinders
25 abgeschlossen und seine Belüftung aus dem Behälter 5 über die Leitungen 33 und
23 freigegeben.
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Die Anlagestelle des Balkens i9 an der Rolle 45 wird zum Drehpunkt,
und der Kolben 43 versucht mit einer Wirkung, welche von dem Verhältnis der Hebelarme
abhängt, den Kolben 17 bis zum Abschluß des Ventils 29 wieder zurückzudrängen. Er
unterstützt dabei die Wirkung, welche der Bremszylinderdruck im Raum 21 auf -den
Kalben 17 ausübt. Je größer der Angriffshebelarm des Kolbens 43 gegenüber demjenigen
des Kolbens 17 ist, je weiter also die Rolle 45 in der Zeichnung nach rechts verlagert
ist, um so größer ist die. Unterstützungswirkung des Korrekturkolbens 43, d. h.
bei einem um so kleineren Bremszylinderdruck bereits kehrt die Hülse 27 unter Schließen
des Ventils 29 in ihre Bremsabschlußstellung zurück. Wird dagegen die Rolle 45 in
der Verlängerung der Kolbenstange des Kolbens 43 eingestellt, so kommt letzterer
Kolben überhaupt nicht zur Wirkung, und der Breniszylinderdruck wird- gleich dem
vom Steuerventil 3 zugemessenen Druck, d. h. es besteht das Übersetzungsverhältnis
i : i.
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Solange die Rolle 45 Stellungen zwischen den Angriffspunkten der Kolben
17 und 43 am Balken i9 einnimmt, ist der Bremszylinderdruck gegenüber dem steuernden
Druck stets untersetzt, weil der Korrekturkolben 43 in jedem solchen Fall die Schließkraft
des Bremszylinderdruckes im Raum 21 gegenüber der Offnungskraft im Raum 13 unterstützt.
Wird jedoch die Rolle 45 z. B. in die gestrichelt eingezeichnete Stellung verschoben,
in welcher beide Kolben auf derselben Seite angreifen, so unterstützt, wie aus der
Zeichnung ohne weiteres erkennbar ist, der Kolben 43 den Kolben 17 gegen den steigenden
Bremszylinderdruck im Sinne des Offenhaltens des Ventils 29, d. h. der Bremszylinderdruck
muß nun bis zum Wiedererreichen einer Bremsabschlußstellung in einem durch. das
Übersetzungsverhältnis veränderbaren Maße höher ansteigen als der zugemessene Steuerdruck.
Es wird also übersetzt.
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Die Einrichtung nach Fig.2 unterscheidet sich von. der eben beschriebenen
durch eine zusätzliche Feder 51, welche den Korrekturkolben 43 mit einer bestimmten.
Kraft in seinerAnfangsstellung zurückhält. Diese Feder kann z. B. so bemessen werden,
dal3
der Kolben 43 bis zur Erreichung des bei beendigtem Anlegen der Bremsldötze an die
Radreifen vorhandenen Druckes unwirksam bleibt, d. 1i. also, daß die Anlegebewegung
in jedem Fall unbeeinflußt von einer Korrekturwirkung vor sich. geht. Erst nach
Beendigung dieser Anlagebewegung tritt mit weiter ansteigendem Druck außer derp
Kolben 17 auch der Kolben 43 in Tätigkeit. Dies hat den Vorteil, daß die praktisch
immer gleichbleibenden Bewegungswiderstände beim Heranbringen der Bremsklötze an
die Radreifen mit einer vom lastabhängig eingestellten Unter- oder Übersetzungsverhältnis
unabhängigen Kraft überwunden werden, so daß z. B. auch bei größtem Übersetzungsverhältnis
die sogenannte 11indestbremskraft nicht schon durch Reibungswiderstände aufgebraucht
wird, sondern die vorgeschriebene prozentuale Höhe der verkleinerten Vollbremskraft
erreicht.
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Schließlich ist in Fig. 3 noch ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
gezeigt, bei welchem die Wirkungsweise des Korrekturgliedes in Abhängigkeit von
der Fahrgeschwindigkeit beeinflußt wird. Hierbei ist an Stelle des einfachen Kolbens
.43 ein. Stufenkolben vorgesehen, welcher aus einem großen Kolben 53 und einem kleinen
Kolben 55 besteht, die in einem entsprechend ausgebildeten Zylinder 57 beweglich
gelagert sind. Beide Kolben wirken in der bereits für die vorhergehenden Beispiele
beschriebenen Weise wieder auf den Balken i9 ein. Der Leitungsast 39 führt zu einem
Dreiwegeschalter 59, welcher durch nicht gezeigte Mittel geschwindigkeitsabhängig
jeweils so eingestellt wird, daß -er bei Untersetzung in einem höheren Geschwindigkeitsbereich
in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise die Leitung 39 mit der Leitung 61 und.
damit mit dem Raum 63 über dem Kolben 53 bzw. unter dem Kolben 55 verbindet.
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Mit Unterschreiten einer festgelegten Grenzgeschwindigkeit schaltet
der Hahn 59 dann um unter Absperrung und Entlüftung des Raumes 63.
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Wird somit im niedrigen Geschwindigkeitsbereich -eine Bremsung durchgeführt,
so kommt infolge des entlüfteten Raumes 63 der große Kolben 53 voll zur Wirkung,
und die Bremsdrücke werden, wieder abhängig von dem durch die Rolle 45 jeweils eingestellten
Untersetzungsverhältnis, kleiner, als wenn bei gleichem Unters,etzungsverliältnis
im hohen Geschwindigkeitsbereich der große Kolben 53 durch beidseitig gleich.,-
Baaufschlagung ausgeschaltet ist und nur der kleine Kolben 55 den Bremszylinderdruck
bei der Zurückdrängung des Kolbens 17 in die Abschlußstellung unterstützt.
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Wird an Stelle des Untersetzungsverhältnisses durch Verschieben der
Rolle 45 nach links über den Angriffspunkt des Stufenkolbens am Balken i9 hinaus
ein l?l:ersetzungsvei-liältnis eingestellt, so inuß eine nicht näher zu beschreibende
Einrichtung dafür sorgen, daß mininehr die Schaltwirkung des Hahnes 59 umgekehrt
ist, d. b. daß er im niederen Geschwindigkeitsbereich unter Lahmlegung des Kolbens
53 nur den kleinen Kolben 55 als Unterstützung zur Öffnung des Ventils 29 gegen
den Bremszylinderdruck wirken läßt, während im hohen Geschwindigkeitsbereich der
große Kolben 53 diese Funktion übernimmt.
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Um an Stelle der zuletzt beschriebenen einstufigen Geschwindigkeitsabhängigkeit
eine mehrstufige oder kontinuierliche zu erzielen, könnte z. B. die Rolle d.5 auch
geschwindigkeitsabhängig betätigt und damit das Wirkungsverhältnis zwischen dem
Kolben 17 und dem Korrekturglied jeder Geschwindigkeit angepaßt werden.
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Schließlich ist noch zu erwähnen, daß die Beaufschlagung des Korrekturkolbens
durch den vom Steuerventil zugemessenen Druck ebenfalls nur ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung darstellt. Der Korrekturkolben kann. in Anpassung an den jeweiligen
Betriebsfall sowohl ein- als auch zweiseitig auch von anderen. Drücken, z. B. bei
Lokomotiven von dem Hauptbehälterdruck oder bei Wagen von dem Druck des Vorratsbehälters,
beaufschlagt werden.