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Die
Erfindung betrifft eine Handbremsvorrichtung eines Schienenfahrzeugs,
beinhaltend wenigstens ein gegenüber
einem Lagergehäuse
drehbares Handrad zum Zuspannen und Lösen der Handbremse sowie wenigstens
ein optisches Anzeigeelement zum Anzeigen des gelösten oder
zugespannten Zustands der Handbremse, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
1.
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In
der DIN 5557 sind Handräder
genormt, welche für
die Betätigung
von Handbremsen als Feststellbremsen von Schienenfahrzeugen verwendet
werden. In vielen Fällen,
z.B. beim Einsatz dieser Handräder
in Güterwagen,
steht keine elektrische Energie zur Verfügung, um den Zustand „Handbremse
eingelegt" bzw. „Handbremse
gelöst" über größere Entfernung signalisieren
zu können.
Eine Bauform der DIN 5557 definiert ein Handrad mit klappbarem Griff.
Es ist üblich,
den Griff zum Einlegen der Handbremse auszuklappen. Durch Drehen
des Handrades wird eine mit ihm drehfest verbundene Spindel in Rotation
versetzt, welche auf das Bremsgestänge wirkt und die Feststellbremse
aktiviert. Nach dem Zuspannen der Handbremse soll der Handgriff
in ausgeklappter Stellung verbleiben. Der ausgeklappte Handgriff
signalisiert dem Bahnpersonal, dass die Handbremse dieses Wagens
zugespannt ist. Vor Abfahrt des Zuges muss die Handbremse gelöst werden,
anschließend
wird der Handgriff eingeklappt. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht
in ihrer Fehleranfälligkeit.
Falls die Bedienperson versehentlich den Handgriff nach Zuspannen
der Handbremse wieder einklappt, besteht die Gefahr, dass der Zug
mit eingelegter Handbremse losfährt,
was zum Heißlaufen
der Handbremse führt
und große
Schäden
zur Folge haben kann.
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Eine
weitere Bauform des Handrades gemäß DIN 5557 definiert ein Handrad
bestehend aus einem kreisförmigen
Ring, der durch drei radiale Speichen mit einer Nabe verbunden ist.
Falls keine weitere Anzeige vorgesehen ist, so kann eine eingelegte
Handbremse nur schwer erkannt werden, z.B. nur durch eine Klangprobe,
bei welcher ein Bahnbediensteter mit einem Hammer mit langem Stiel
auf die Bremsklötze
klopft und abhängig
vom Klang entscheidet, ob die Bremse gelöst oder zugespannt ist.
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Eine
weitere bekannte Möglichkeit,
den Zustand der Handbremse anzuzeigen, besteht darin, dass durch
mittels eines Handrades betätigte
Bremshebel ein Drahtgestänge
derart in Bewegung gesetzt wird, dass ein Drahtende bezogen auf
eine seitlich des Handrades angeordnete Bohrung im Drehgestellrahmen
aus- und einfahrbar ist. Das herausstehende bzw. versenkte Drahtende
bildet dann ein Signal für
den Zustand der Handbremse. Ein Nachteil dieser Lösung ist,
dass das relativ dünne
Drahtende auf größere Entfernung
nur schwer zu erkennen ist.
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Bei
russischen Güterwagen übliche Handbremsen
weisen auf der Welle des Handrades eine Schnecke auf, welche mit
einem Zahnsegment kämmt,
das mit einer Zugstange gekoppelt ist, die ein Bremsgestänge betätigt. Die
Handradwelle ist um eine vertikale Achse in der Nähe der Schnecke schwenkbar.
Wird die Welle um diese Achse geschwenkt, so wird die Schnecke aus
der Verzahnung des Zahnsegments ausgehoben. Damit löst sich
die Handbremse infolge der Kraft einer Gestängerückdruckfeder. Die Schwenkstellungen
der Handradwelle sind arretierbar. Diese Anordnung hat zum einen den
Vorteil, dass die Stellung des Handrades relativ gut erkennbar ist.
Zum andern erspart das Auskuppeln der Verzahnung durch Schwenken
des Handrades das Drehen des Handrades zum Lösen der Bremse. Nachteilig
ist jedoch, dass eine Betätigung der
Handbremse durch nur ein Handrad möglich ist. Infolgedessen ist
die Handbremse nur von einer Wagenseite aus bedienbar. Von der anderen
Seite des Wagens bzw. des Güterzuges
ist das Handrad nicht sichtbar und somit ist auch nicht erkennbar,
ob die Handbremse eingelegt oder gelöst ist.
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Von
britischen Güterwagen
sind Handbremsen bekannt, bei welchen über das Handbremsgestänge zwei
farbige Schieber gegenläufig
bewegt werden. Aus der Stellung der Schieber ist der Zustand der
Handbremse gut erkennbar. Auch zwei miteinander über ein Umlenkgetriebe gekoppelte
Handräder,
von welchen je eines auf jeder Wagenseite vorhanden ist, sind bekannt.
Ein Nachteil dieser Lösung besteht
darin, dass seitlich des Handrades zusätzlicher Bauraum für die Schieber
erforderlich ist, der in vielen Fällen nicht zur Verfügung steht.
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Die
gattungsbildende
DE
84 25 111 U1 offenbart eine Handbremsvorrichtung, bei welcher
das Anzeigeelement aus einer zylindrischen Scheibe besteht, deren
Oberfläche
in verschiedene Sektoren mit jeweils unterschiedlichem Aussehen
unterteilt ist. Angeordnet ist diese Scheibe in einem eigenen Gehäuse mit
Sichtfenster.
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Vor
diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine
Handbremsvorrichtung der eingangs erwähnten Art derart weiter zu
entwickeln, dass auf wirkungsvolle, einfache, kostengünstige und
Bauraum sparende Art der momentane Zustand der Handbremse deutlich
anzeigbar ist.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
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Vorteile der Erfindung
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Die
Erfindung basiert auf dem Gedanken, das Anzeigeelement innerhalb
einer gedachten, den Durchmesser des Handrades aufweisenden Zylinderfläche anzuordnen.
Dies spart den Bauraum, der oftmals neben dem Handrad nicht mehr
vorhanden ist oder für
andere Bauelemente und Baugruppen benötigt wird.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch
1 angegebenen Erfindung möglich.
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Besonders
bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Handbremsvorrichtung eine
Baueinheit bildendes Handradmodul, welches wenigstens das Lagergehäuse, das
Handrad, das Anzeigeelement sowie eine Wirkverbindung zwischen dem Handrad
und dem Anzeigeelement beinhaltet. Weil dann das Anzeigeelement
nicht mehr wie beim Stand der Technik vom Handbremsgestänge, welches
die durch das Handrad eingeleitete Drehbewegung einem Handbremsmechanismus
zuführt,
sondern unmittelbar vom Handrad betätigt wird, ist dieses Handradmodul
unabhängig
von der Bauform des jeweils verwendeten Handbremsgestänges und
kann folglich als standardisiertes Modul eingesetzt werden.
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Das
Anzeigeelement ist bevorzugt im wesentlichen in der Ebene des Handrades
angeordnet und wird durch eine im Lagergehäuse relativ zum Handrad koaxial
drehbar gelagerte Scheibe gebildet, mit wenigstens zwei optisch
unterschiedlichen Flächenabschnitten,
welche abhängig
von der Drehstellung der Scheibe relativ zum Handrad mit Durchbrüchen im
Handrad in Deckung bringbar sind. Ein mit roter Farbe gekennzeichneter
und im Durchbruch sichtbarer Flächenabschnitt
kann dann beispielsweise auf eine zugespannte Handbremse und ein
im Durchbruch sichtbarer grüner
Flächenabschnitt
auf eine gelöste
Handbremse hinweisen. Für
farbenblindes Bedienpersonal können
auch auf einem der Flächenabschnitte
beispielsweise schwarze Punkte angeordnet sein.
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Zur
Realisierung der Wirkverbindung zwischen dem Handrad und der Scheibe
sind zahlreiche Varianten denkbar. Bevorzugt umfasst die Wirkverbindung
zwischen dem Handrad und der Scheibe folgendes:
- a)
eine mit dem Handrad mitdrehbare Nabe, welche wenigstens eine sich
in Axialrichtung erstreckende gerade Nut aufweist,
- b) eine mit der Scheibe mitdrehbare, die Nabe umschließende und
gegenüber
dieser drehbare Hülse
mit wenigstens einer, bezogen auf die Axialrichtung wenigstens abschnittsweise
spiralförmig
ausgebildeten Nut,
- c) einen gegenüber
dem Lagergehäuse
verschraubbaren, die Hülse
und die Nabe umschließenden
Ring mit wenigstens einem sich nach radial innen erstreckenden Stift,
der sich durch die spiralförmige
Nut der Hülse
hindurch und in die gerade Nut der Nabe erstreckt, wobei
- d) die Nabe, die Hülse
und der Ring koaxial zueinander angeordnet und relativ zueinander
drehbar im Lagergehäuse
gelagert sind.
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Bei
einer Betätigung
des Handrades in Zuspannrichtung der Handbremse wird dann der Ring durch
den in der geraden Nut der Handradnabe zwar axial bewegbaren, aber
dadurch doch drehfest mit der Nabe verbundenen Stift mitverdreht,
wodurch sich der Ring gegenüber
dem Lagergehäuse
axial verschraubt. Die Axialbewegung des zugleich in der Spiralnut
der Hülse
des Anzeigeelements geführten Stifts
sorgt dann für
die Drehbewegung des Anzeigeelements relativ zum Handrad. Durch
eine geeignete Abstimmung zwischen der Steigung des Gewindes zwischen
dem Lagergehäuse
und dem Ring und der Steigung der Spiralnut kann die Drehbewegung
des Anzeigeelements auf eine gewünschte
Zahl von Handradbewegungen abgestimmt werden, die notwendig sind,
um die Handbremse vom gelösten
Zustand in den zugespannten Zustand zu bringen und umgekehrt.
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Falls
ein spiralförmig
ausgebildeter Mittelabschnitt der Nut der Hülse bezogen auf die Axialrichtung
endseitig geraden Abschnitten zwischengeordnet ist, dann kann der
den jeweiligen Zustand der Handbremse symbolisierende Flächenabschnitt
der Scheibe im Durchbruch des Handrades auch dann erscheinen, wenn
die Handbremse zwar vollständig gelöst oder
zugespannt ist, aber zur Kompensation beispielsweise des Klotzspiels
der Handbremse, von Toleranzen im Antriebsstrang der Handbremse
und von durch Spannungen hervorgerufenen Verformungen eine weitere
Drehbewegung des Handrades notwendig ist. Denn dann finden aufgrund
der geraden Nutabschnitte nahe den Enddrehstellungen des Handrades
keine Relativbewegungen mehr zwischen der Scheibe und dem Handrad
statt.
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Als
Schnittstelle des standardisierten Handbremsmoduls kann die Nabe
des Handrades mit einer Welle drehfest verbunden sein, welche die
durch das Handrad eingeleitete Drehbewegung auf einen Handbremsmechanismus überträgt.
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Zeichnungen
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. In
der Zeichnung zeigt
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Handradmoduls einer Handbremsvorrichtung gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung;
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2 eine
Explosionsdarstellung eines Teils des Handradmoduls von 1;
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3 eine
Längsquerschnittsdarstellung des
Handradmoduls von 1;
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4 eine
Querschnittsdarstellung entlang der Linie IV-IV von 3;
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5 eine
Einzeldarstellung eines Anzeigeelements des Handradmoduls von 1;
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Das
in 1 gezeigte Handradmodul 1 einer Handbremsvorrichtung
eines Schienenfahrzeugs beinhaltet ein gegenüber einem Lagergehäuse 2 drehbares
Handrad 4 zum Zuspannen und Lösen der Handbremse sowie wenigstens
ein optisches Anzeigeelement 6 zum Anzeigen des gelösten oder
zugespannten Zustands der Handbremse.
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Das
Handradmodul 1 bildet eine Baueinheit als vorzugsweise
standardisiertes Modul, welches wenigstens das mit einem Befestigungsflansch 8 versehene
Lagergehäuse 2,
das Handrad 4, das Anzeigeelement 6 sowie eine
Wirkverbindung 10 zwischen dem Handrad 4 und dem
Anzeigeelement 6 beinhaltet.
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Wie
insbesondere 2 und 3 zeigt,
ist das Handrad 4 scheibenförmig ausgebildet, mit einem
radial äußeren umlaufenden
Handradkörper 12 und
mit vorzugsweise drei flächigen
Speichen 14, zwischen welchen beispielsweise drei Durchbrüche 16 angeordnet
sind. Das Handrad 4 ist beispielsweise mittels einer Nabe 18 mit
einer Welle 20 dreh- und axialfest verbunden, welche die
durch das Handrad 4 eingeleitete Drehbewegung auf ein aus
Maßstabsgründen nicht
gezeigtes Handbremsgestänge überträgt und von
dort in einen Handbremsmechanismus der Handbremse einleitet, der
beispielsweise auf eine Klotzbremse des Schienenfahrzeugs wirkt.
Die Verbindung zwischen der Nabe 18 und der Welle 20 erfolgt
vorzugsweise durch eine Spannmutter 22, welche die Nabe 18 gegen
eine Wellenschulter 24 spannt sowie eine Keilwellenverbindung 26 zur
Erzeugung einer dreh- und axialfesten Verbindung. Das Handrad 4 kann
mit der Nabe 18 verschweißt sein. Die Welle 20 ist
im Lagergehäuse 2 vorzugsweise mittels
wenigstens einer Kunststoffbuchse als Gleitlagerung gelagert. Über den
Befestigungsflansch 8 kann das Handradmodul 1 an
einer Wandung des Wagenkastens, an einem Rahmenteil oder am Drehgestell
des Schienenfahrzeugs befestigt werden.
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Das
Anzeigeelement 6 ist bevorzugt im wesentlichen in der Ebene
des Handrades 4 angeordnet und wird durch eine über eine
Hülse 28 im
Lagergehäuse 2 relativ
zum Handrad 4 koaxial drehbar gelagerte Scheibe gebildet.
Genauer ist die Scheibe 6 in Betrachtungsrichtung von außen gesehen
unmittelbar hinter dem Handrad 4 angeordnet. Weiterhin
ist die Scheibe 6 sowie die Wirkverbindung 10 innerhalb einer
gedachten, den Durchmesser des Handradkörpers 12 aufweisenden
Zylinderfläche
angeordnet, weil ihr Außendurchmesser
kleiner als der des Handradkörpers 12 ist.
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Die
Scheibe 6 weist wenigstens zwei, vorzugsweise je drei über den
Umfang verteilt und abwechselnd angeordnete optisch unterschiedliche Flächenabschnitte 30, 32 auf,
welche abhängig
von der Drehstellung der Scheibe 6 relativ zum Handrad 4 mit
den Durchbrüchen 16 im
Handrad 4 in Deckung bringbar sind. Mit roter Farbe gekennzeichnete
und in den Durchbrüchen 16 sichtbare
Flächenabschnitte 30 können dann
beispielsweise auf eine zugespannte Handbremse und in den Durchbrüchen 16 sichtbare
grüne Flächenabschnitte 32 auf
eine gelöste Handbremse
hinweisen. Für
farbenblindes Bedienpersonal können
auch auf den einen Flächenabschnitten 30 beispielsweise
schwarze Punkte 34 angeordnet sein. Falls der jeweilige
Endzustand noch nicht erreicht ist, beispielsweise im Falle einer
noch nicht vollständig
gelösten
Handbremse oder einer noch nicht vollständig zugespannten Handbremse, erscheinen
in den Durchbrüchen 16 die
grünen
Flächenabschnitte 32 zusammen
mit den roten Flächenabschnitten 30 je
teilweise.
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Zur
Realisierung der Wirkverbindung 10 zwischen dem Handrad 4 und
der Scheibe 6 sind zahlreiche Varianten denkbar. Bevorzugt
umfasst die Wirkverbindung 10 folgendes:
- a)
die mit dem Handrad 4 mitdrehbare Nabe 18, welche
beispielsweise drei sich in Axialrichtung erstreckende gerade Nuten 36 aufweist,
die mit Umfangsabstand an der radial äußeren Umfangsfläche der
Nabe 18 ausgebildet sind und vorzugsweise Sacklöcher darstellen,
- b) die mit der Scheibe 6 mitdrehbare, die Nabe 18 umschließende und
gegenüber
dieser drehbare Hülse 28 mit
beispielsweise drei bezogen auf die Axialrichtung wenigstens abschnittsweise
spiralförmig
ausgebildeten Nuten 38, welche mit Umfangsabstand zueinander
angeordnet die Wandung der Hülse 28 durchbrechen,
- c) einen gegenüber
dem Lagergehäuse 2 verschraubbaren,
die Hülse 28 und
die Nabe 18 umschließenden
Ring 40 mit beispielsweise drei sich nach radial innen
erstreckenden Stiften 42, welche sich je durch eine spiralförmige Nut 38 der Hülse 28 hindurch
und in je eine gerade Nut 36 der Nabe 18 erstrecken,
wobei
- d) die Nabe 18, die Hülse 28 und der Ring 40 koaxial
zueinander angeordnet und relativ zueinander drehbar im Lagergehäuse 2 gelagert
sind.
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Bei
einer Betätigung
des Handrades 4 in Zuspann- oder Löserichtung der Handbremse wird dann
der Ring 40 durch die in den geraden Nuten 36 der
sich mitdrehenden Handradnabe 18 zwar axial bewegbaren,
aber dadurch doch drehfest mit der Nabe 18 verbundenen
Stifte 42 mitverdreht, wodurch sich der Ring 40 über das
Gewinde 44 gegenüber dem
Lagergehäuse 2 axial
verschraubt. Die Axialbewegung der zugleich in den Spiralnuten 38 der
Hülse 28 der
Scheibe 6 geführten
Stifte 42 sorgt dann für die
Drehbewegung der Scheibe 6 relativ zum Handrad 4.
Durch eine geeignete Abstimmung zwischen der Steigung des Gewindes 44 zwischen
dem Lagergehäuse 2 und
dem Ring 40 und der Steigung der Spiralnuten 38 kann
die Drehbewegung der Scheibe 6 auf eine gewünschte Zahl
von Handraddrehungen abgestimmt werden, die notwendig sind, um die Handbremse
vom gelösten
Zustand in den zugespannten Zustand zu bringen und umgekehrt.
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Falls
je ein spiralförmig
ausgebildeter Mittelabschnitt 46 der Nuten 38 der
Hülse 28 bezogen
auf die Axialrichtung endseitig geraden Abschnitten 48 zwischengeordnet
ist (5), dann können
die den jeweiligen Zustand der Handbremse symbolisierenden Flächenabschnitte 30 oder 32 der
Scheibe 6 in den Durchbrüchen 16 des Handrades 4 auch
dann erscheinen, wenn die Handbremse zwar vollständig gelöst oder zugespannt ist, aber
zur Kompensation beispielsweise von Toleranzen des Klotzspiels,
von Toleranzen im Antriebsstrang der Handbremse und von durch Spannungen
hervorgerufenen Verformungen eine weitere Drehbewegung des Handrades 4 notwenig
ist. Denn dann findet aber aufgrund der geraden Nutabschnitte 48 nahe
den Enddrehstellungen des Handrades 4 keine Relativbewegungen
mehr zwischen der Scheibe 6 und dem Handrad 4 statt.
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Das
erfindungsgemäße Handbremsmodul
1 ist
besonders für
Handbremsvorrichtungen geeignet, welche in der
DE 103 04 716 bzw. in der
DE 103 04715 beschrieben
sind, wobei auf die dortige Beschreibung der Handbremsvorrichtung
hier ausdrücklich
Bezug genommen wird.
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- 1
- Handradmodul
- 2
- Lagergehäuse
- 4
- Handrad
- 6
- Anzeigeelement
- 8
- Befestigungsflansch
- 10
- Wirkverbindung
- 12
- Handradkörper
- 14
- Speichen
- 16
- Durchbrüche
- 18
- Nabe
- 20
- Welle
- 22
- Spannmutter
- 24
- Wellenschulter
- 26
- Keilwellenverbindung
- 28
- Hülse
- 30
- Flächenabschnitte
- 32
- Flächenabschnitte
- 34
- Punkte
- 36
- Nuten
- 38
- Nuten
- 40
- Ring
- 42
- Stifte
- 44
- Gewinde
- 46
- Mittelabschnitt
- 48
- gerade
Abschnitte