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Lastabhängige Bremseinrichtung für Schienenfahrzeuge Zum Abbremsen
der Räder von Schienenfahrzeugen ist es bekannt, die Bremse über eine Hilfsbremse
zu steuern, wobei bei einem mehrachsigen Fahrzeug die Hilfsbremse einer gegenüber
dem Fahrzeugrahmen in Längsrichtung verschiebbaren Achse zugeordnet ist und die
sich beim Abbremsen dieser Achse ergebende Relativbewegung gegenüber dem Fahrzeugrahmen
benutzt wird, um über ein Hebelgestänge die auf die anderen Achsen wirkenden Bremsen
zu betätigen.
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Diese Bremsanlage ist jedoch nicht von der jeweiligen Belastung des
Fahrzeuges abhängig.
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In einer anderen bekannten Bremseinrichtung besteht die Hilfsbremse
aus einer an die abzubremsende Achse anlegbaren Scheibe, auf die ein beim Anlegen
aufwickelbares Zugglied angeschlossen ist, das den Stellhebel der Hauptbremse betätigt.
Die Scheibe ist an dem einen Arm eines Waagebalkens angeordnet, auf dessen anderem
Arm ein Gewicht entsprechend der Belastung des Fahrzeuges verstellbar ist. Der Waagebalken
ist durch ein Druckmittel zur Anlage der Scheibe an der abzubremsenden Achse schwenkbar.
Bei dieser Ausbildung muß jedoch die Belastung der Hilfsbremse durch das Gewicht
des Waagebalkens jeweils von Hand eingestellt werden.
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Die Erfindung betrifft eine lastabhängige Bremseinrichtung für Schienenfahrzeuge,
die aus einer jedem Rad oder Räderpaar zugeordneten Hauptbremse und einer diese
betätigenden, begrenzt verschiebbaren Hilfsbremse besteht, in deren Bremsgestänge
ein Bremshebel angeordnet ist, der über einen an diesem angelenkten Hebel von der
Fahrzeuglast beeinflußbar ist.
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Eine derartige Einrichtung ist Gegenstand eines älteren Patents.
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In dieser lastabhängigen Bremseinrichtung wird die Betätigung der
Hilfsbremse über eine Hebelanordnung unter der Einwirkung der auf das Räderpaar
ausgeübten Belastung mit Hilfe eines als Winkelhebel ausgebildeten Hebels bewirkt,
so daß die Bremskraft proportional zur Belastung veränderbar ist. Nach dem Anlegen
der Hilfsbremse wirkt dabei die Bremskraft des Bremszylinders entgegen der am Winkelhebel
angreifenden Fahrzeuglast, so daß infolge des sich einstellenden Gleichgewichts
die Hilfsbremse proportional dieser Fahrzeuglast betätigt wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine lastabhängige
Bremseinrichtung der vorstehend genannten Art zu schaffen, die in ihrer Ausbildung
einfacher ist als diejenige nach dem älteren Patent.
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Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer lastabhängigen
Bremseinrichtung für Schienenfahrzeuge darin gesehen, daß das übersetzungsverhältnis
des Bremshebels mit Hilfe des angelenkten Hebels verstellbar ist.
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Infolge dieser Ausbildung bewirkt somit die Fahrzeuglast über eine
als Hebel ausgebildete Schwinge eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses im Bremsgestänge
und damit der Bremskraft am Hilfsbremsklotz entsprechend der Fahrzeuglast.
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Das Übersetzungsverhältnis ist dabei zweckmäßig durch Längsverschieben
des Bremshebels gegenüber der die Bremskraft von dem Bremszylinder auf diesen Hebel
übertragenden Stange verstellbar.
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Die Ausbildung der Bremseinrichtung ist an Hand der in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 die perspektivische
Ansicht des Fahrzeuggestells eines Eisenbahnwaggons mit einer Bremseinrichtung nach
der Erfindung, F i g. 2 eine Einzelheit der lastabhängigen Bremseinrichtung nach
F i g. 1, F i g. 3 die Bremsscheibe der Hauptbremse einer Bremseinrichtung, F i
g. 4 eine schematische Ansicht der in F i g. 1 dargestellten Bremseinrichtung,
F
i g. 5 die perspektivische Ansicht einer abgeänderten Ausführung der Bremseinrichtung,
F i g. 6 eine weitere Ansicht der teilweise gegeschnittenen Bremseinrichtung gemäß
F i g. 5, F i g. 7 eine schematische Darstellung der Bremseinrichtung gemäß den
F i g. 5 und 6, F i g. 8 eine perspektivische Darstellung einer anderen Ausführungsform
gemäß der Erfindung.
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In den F i g. 1 bis 4 ist eine Bremseinrichtung für einen Eisenbahnwaggon
mit vier Rädern 2a, 2b, 2c
und 2d dargestellt, von denen nur die diagonal
gegenüberliegenden Räder 2 a und 2 c abgebremst sind.
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Die Bremseinrichtung besteht im wesentlichen aus einem in Fahrzeugmitte
angeordneten Vakuumbremszylinder 3, der in bekannter Weise mit einer Unterdruckquelle
verbunden werden kann. Bei Betätigung des Vakuumbremszylinders wird ein Hebel 4
entgegen dem Drehsinn des Uhrzeigers um eine Achse 5 verschwenkt. Diese Bewegung
wird von der Achse 5 über eine Stange 6, die gegenüber dem Wagenrahmen längsverschiebbar
in dafür vorgesehenen Schienen gelagert ist, auf eine lastabhängige Einrichtung,
die weiter unten beschrieben wird, übertragen. Das freie Ende dieser Stange weist
einen drehbar gelagerten rechteckigen Kulissenstein 7 auf, der in der Kulisse einer
Gleitschiene 8 gleitet, welche gegenüber dem Kulissenstein begrenzt vertikal verschiebbar
ist. Das untere Ende der Gleitschiene 8 ist uridrehbar an dem einen Ende eines Bolzens
9 befestigt, der parallel zu der Radachse des Rades 2c liegt. Das andere Ende des
Bolzens 9 trägt, ebenfalls uridrehbar befestigt, einen Hebel 10, der sich
in Richtung der Gleitschiene 8 nach unten erstreckt. Die Gleitschiene 8, der Bolzen
9 und der Hebel 10 bilden zusammen einen Bremshebel.
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Ein Winkelhebel 11 ist drehbar an dem Gehäuse 12 der Radachse angelenkt,
und eine Zugstange 13 verbindet das eine Ende des Winkelhebels mit dem unteren Ende
des Hebels 10, während eine Zugstange 14 das andere Ende des Winkelhebels mit einer
Hilfsbremse verbindet.
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Die Hilfsbremse besteht aus einem gebogenen Träger 15, der vertikal
oberhalb des Radreifens angeordnet ist und mit seinem einen Ende über ein verschwenkbares
Verbindungsgestänge 16 mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist, so daß der Träger
sowohl in Richtung zum Radreifen, von diesem weg, als auch in Umfangsrichtung bewegt
werden kann. Die an dem Winkelhebel 11 angreifende Zugstange ; 14 ist ebenfalls
mit dem zuletzt genannten Ende des gebogenen Trägers 15 verbunden. In der Mitte
des Trägers 15 ist ein gußeiserner Bremsklotz 17 schwenkbar gelagert, der zum Bremsen
zur Auflage auf dem Radreifen gebracht werden kann. Das andere Ende des Trägers
15 ist über ein weiteres verschwenkbares Verbindungsgestänge 18 mit einer Welle
19, die im Fahrzeugrahmen gelagert ist, verbunden. An dieser Welle 19 ist eine Stange
20 befestigt, bei deren Bewegung in Richtung der Stange eine Hauptbremse
in Form einer Scheibenbremse betätigt wird. Diese Scheibenbremse besteht aus zwei
schwenkbar an Bremshebeln befestigten Druckplatten 21, die einer beidseitig beaufschlagbaren
Bremsscheibe 22 zugeordnet sind, welche von der Radscheibe des Fahrzeugrades gebildet
wird.
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Mit der Gleitschiene 8 ist ein flacher Hebel 23 verbunden, der zwischen
seinen Enden am Fahrzeugrahmen gelagert ist, wobei das eine Ende des Hebels 23 drehbar
am Bolzen 9 angelenkt ist.
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Über eine Schraubenfeder 25 mit einer vorbestimmten Federkonstanten,
eine Unterlegscheibe oder ein Gummielement stützt sich der Hebel 23 mit seinem freien
Ende gegen den Fahrzeugrahmen ab. Zwischen dem Auflagepunkt der Schraubenfeder auf
dem Hebel und dessen Lagerpunkt am Fahrzeugrahmen greift das eine Ende der halbelliptischen
Feder 26 der Radabfederung an, wobei das andere Ende der Feder in bekannter Weise
mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist.
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Die Stärke der Schraubenfeder 25 und die Anordnung der einzelnen Teile
ist so getroffen, daß sich die Kraft der Schraubenfeder 25 bei unbeladenem Fahrzeug
mit der entgegengesetzt und aufwärts gerichteten Kraft der halbelliptischen Feder
26 im Gleichgewicht befindet. Das mit der Gleitschiene 8 verbundene Ende des Hebels
23 nimmt die Schiene, den Bolzen 9 und den Hebel 10 mit, bis der Kulissenstein 7
am Ende der Kulisse anschlägt. Wenn die Last auf den Wagen vergrößert wird und damit
die auf die halbelliptische Feder 26 ausgeübte Last, so drückt das eine Ende der
halbelliptischen Feder den Hebel 23
entgegen der Kraft der Schraubenfeder
nach oben, während das mit der Gleitschiene 8 verbundene Ende des Hebels nach unten
verschwenkt wird. Die Gleitschiene 8 nimmt also bei vollbeladenem Fahrzeug eine
solche Stellung ein, daß sich der Kulissenstein 7 der Stange 6 am oberen Ende der
Kulisse befindet oder aber an diesem Ende anstößt. Wenn das Fahrzeug jedoch nicht
voll beladen ist, befindet sich der Kulissenstein zwischen den Enden der Kulisse.
Die Gleitschiene 8 kann mit Markierungen versehen sein, die mit einer Marke des
Kulissensteins zusammenwirken und die Belastung des Fahrzeugs anzeigen.
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Die Gleitschiene 8, der damit verbundene Bolzen 9 und der Hebel
10 bilden, wie oben angegeben, den Bremshebel, und die Anordnung ist derart
getroffen, daß sich das Verhältnis der wirksamen Gleitschienenlänge, d. h. der Entfernung
von dem Kulissenstein 7 zum Bolzen 9, zu der wirksamen Länge des Hebels 10 zusammen
mit der Änderung der Last ändert. Beispielsweise liegt das Verhältnis bei unbelastetem
Wagen in der Größenordnung von 1:3, während bei vollbeladenem Wagen das Verhältnis
in der Größenordnung 1:l liegt. Diese Anordnung ist aus der schematischen Darstellung
der F i g. 4 erkennbar.
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Ein Bremssystem der vorbeschriebenen Art ist mit jedem der beiden
diagonal gegenüberliegenden Räder eines zweiachsigen Wagens verbunden, und jedes
System wird mittels eines gemeinsamen Vakuumzylinders betätigt. Die beiden Bremssysteme
sind einander gleich, so daß die Beschreibung eines dieser Systeme zum Verständnis
ausreicht.
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Geht man von dem Fall aus, daß der Wagen unbeladen ist, so befindet
sich die Gleitschiene 8 in einer solchen Stellung, in der der Kulissenstein 7 der
Stange 6 am unteren Ende des Gleitschienenschlitzes liegt. Durch Beaufschlagen des
Zylinders 3 wird die Stange 6 nach links bewegt (F i g. 1 und 4), und mit Hilfe
des Kulissensteins 7 an der Stange 6 wird die Gleitschiene entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn
verschwenkt, wobei auch der Bolzen 9 und der Hebel 10 bewegt werden. Der Hebel 10
bewegt die Zugstange 13 nach rechts, wodurch der Winkelhebel 11 im Uhrzeigersinn
verschwenkt wird, was eine Verstellung der
Zugstange 14 und ein
Verschwenken des Trägers 15 des Hilfsbremsklotzes 17 nach unten zur Folge hat und
somit ein Anpressen des damit berbundenen Bremsklotzes gegen den Radreifen bewirkt.
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Nach dem Anliegen des Bremsklotzes 17 an dem Radreifen wird der Klotz
in Drehrichtung des Rades mitgenommen, und die dadurch hervorgerufene Bewegung des
Trägers 15 bewirkt über das angelenkte Verbindungsgestänge 18 eine Drehung der Welle
19, die ihrerseits das Anziehen der Hauptbremse bewirkt.
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Ein Vorteil des Hilfsbremsblockes 17 besteht darin, daß das Abbremsen
mit Hilfe der Hauptbremse in Abhängigkeit vom Reibwert zwischen Schiene und Radreifen
unter Berücksichtigung des Fahrzeuggewichtes erfolgt. Das Zusammenwirken der Hauptbremse
mit der Hilfsbremse gewährleistet, daß der durch die Hilfsbremse vorgegebene Wert
nicht überschritten werden kann. Dies ist insbesondere dann wesentlich, wenn eine
Abbremsung bei hoher Geschwindigkeit erfolgt, zu einem Zeitpunkt also, wenn die
Adhäsion zwischen Rad und Schiene ihren niedrigsten Wert einnimmt. Wenn die Hauptbremse
nämlich bei bekannten Ausführungen unter diesen Bedingungen stark angezogen wird,
gleiten die Räder ohne wesentliche Verzögerung des Wagens auf den Schienen, wodurch
große Verschleißerscheinungen bewirkt werden. Die aus dem Bremsklotz 17 bestehende
Hilfsbremse wirkt nur geringfügig abbremsend, wobei das vom zum Zeitpunkt des Bremsens
vorhandenen Reibwert abhängige und die Bremskraft für die Hauptbremse bewirkende
Bremsmoment, das zu einer geringfügigen Geschwindigkeitsverminderung führt, gewährleistet,
daß ein Gleiten der Räder auf der Schiene vermieden wird.
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Der Anlegehub der Stange 6 und der verschiedenen davon betätigten
Hebel und des Verbindungsgestänges 12 nimmt das Spiel zwischen dem Bremsklotz 17
und dem Radreifen sowie das Spiel des Verbindungsgestänges 18 auf.
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Nach dem Anlegehub wird die üblicherweise von der Beaufschlagung des
Vakuumzylinders abhängige Betätigungskraft ausschließlich auf die Hilfsbremse übertragen.
Desgleichen nimmt die Umfangsbewegung der Hilfsbremse zuerst das Spiel und die Abstände
in der Hauptbremse auf und bewirkt dann erst ein sich verstärkendes Anziehen der
Hauptbremse.
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Das vorliegende Bremssystem unterscheidet sich von den bekannten Systemen
dadurch, daß die Bremswirkung durch die Belastung des Wagens unter Berücksichtigung
des Reibwertes zwischen Rad und Schiene bestimmt ist. Durch die Anordnung der Gleitschiene
ist, wie oben angegeben, das Übersetzungsverhältnis des Gestänges veränderlich.
Wenn der Wagen unbeladen ist, so daß das durch die Gleitschiene erhaltene Hebelverhältnis
annähernd 1:3 beträgt, werden bei einer Kraft von beispielsweise 15 kg an der Stange
6 nur 5 kg an der Zugstange 13 wirksam. Wenn die Last dagegen erhöht wird, dann
wird das Übersetzungsverhältnis des Hebels selbsttätig ebenfalls verändert, so daß
mit vollbeladenem Wagen und einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 die Resultierende
gleich der an der Stange 6 angreifenden Kraft wird. Wird dann beispielsweise eine
Belastung von 15 kg auf die Betätigungsstange ausgeübt, so wird auch die Hilfsbremse
mit einer Kraft von 15 kg angezogen.
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Die Abbremsung des Rades wird also unabhängig von der von dem Zugführer
durch den Vakuumzylinder üblicherweise vorbestimmten Bremskraft in Abhängigkeit
von der Beladung der einzelnen Waggons verändert. Das beschriebene Bremssystem ist
besonders bei Eisenbahnzügen vorteilhaft, die sowohl beladene wie unbeladene oder
zum Teil beladene Waggons aufweisen, wie dies häufig der Fall ist, da dann jeder
Waggon in Abhängigkeit von seiner Belastung unter Berücksichtigung des Reibungskoeffizienten
abbremsbar ist.
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Die Länge der Gleitschiene 8 und des damit verbundenen Hebels 10 kann
je nach den Erfordernissen geändert werden.
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Die F i g. 5, 6 und 7 zeigen eine Abänderung des vorbeschriebenen
Bremssystems. Dieses Bremssystem wird durch einen hydraulischen Zylinder 34 (F i
g. 6) betätigt, der zwischen den Radachsen angeordnet ist und einen Winkelhebel
35 im Uhrzeigersinn verschwenkt (F i g. 6) und dadurch eine Zugstange 36 verschiebt.
Diese Zugstange 36 ist mit einem Kulissenstein 37 versehen, der mit einer vertikal
verlaufenden gegabelten Gleitschiene 38 zusammenwirkt, deren unteres Ende schwenkbar
an einer Zugstange 39 befestigt ist, welche ihrerseits drehbar an dem einen Ende
eines am Achsgehäuse angelenkten Winkelhebels 40 verbunden ist. Das andere
Ende des Winkelhebels 40 ist mit dem einen Ende eines Trägers 41 eines Hilfsbremsklotzes
verbunden. Der Träger 41
ist mit dem gleichen Ende mit einem Winkelhebel 42
verbunden, der an dem Fahrzeugrahmen angelenkt ist. Der freie Schenkel des Winkelhebels
42 steht mit einer vertikalen Stange 43 drehbar in Verbindung, die zur Betätigung
der Hauptbremse dient.
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Die Hauptbremse besteht aus einem Paar von Zangenarmen 44, die an
ihrem der Bremsoberfläche des Rades zugewandten Seite mit einem Reibbelag versehen
sind. Jeder der Arme ist zur Aufnahme eines Querträgers 45 geschlitzt, der sich
rechtwinklig zu der Stange 43 erstreckt. An jedem Ende des Querträgers sind Rollen
46 angeordnet, die mit einer doppeltwirkenden Nockenfläche 47 der Zangenarme zusammenarbeiten.
Die Anordnung ist derart getroffen, daß eine Vertikalbewegung der Stange 43 und
eines Kreuzstückes 45 ein Anziehen der Bremse zur Folge hat, und zwar über die doppeltwirkende
Nockenfläche 47, so daß die Hauptbremse unabhängig von der Drehrichtung der Hilfsbremse
angezogen werden kann.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der gebogene Träger 41 des
Bremsklotzes 48 sowohl in vertikaler Richtung bewegbar gelagert, um ein Anziehen
und Lösen der Hilfsbremse zu erreichen, als auch in Umfangsrichtung beweglich, um
ein Anlegen und Lösen der Hauptbremse zu ermöglichen. Mit Hilfe eines Stangenpaares
48, das parallel zur Fahrzeugachse angeordnet ist und das auf einer Seite des gebogenen
Trägers 41 des Bremsklotzes 48 angeordnet ist, ist dieser federnd in Lagern 49 (F
i g. 6) gelagert, um die genannten Bewegungen zu ermöglichen. Die Lager werden von
einem hutartigen Gehäuse 50 am Fahrgestellrahmen aufgenommen (F i g. 5).
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Ein Ende einer halbelliptischen Feder 51 ist in bekannter Art und
Weise über Bügel am Rahmen des Fahrzeugs angelenkt angeordnet, während das andere,
in der Nähe der Gleitschiene 38 befindliche Ende über ein Gestänge 52 an dem einen
Ende eines Hebels 53 befestigt ist, der seinerseits innerhalb eines Gehäuses 54
am Wagenrahmen angelenkt ist. Das andere, freie Ende des Hebels ist zwischen den
Enden der
Gleitschiene schwenkbar befestigt, wobei eine Druckfeder
55 vorgespannt zwischen dem Boden des Gehäuses und dem Hebel angeordnet ist.
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Dieses System arbeitet in analoger Weise wie das zuvor beschriebene,
d. h., bei Beaufschlagung des hydraulischen Zylinders 34 erfolgt durch Drehung des
Winkelhebels 35 und Bewegen der Zugstange 36 ein Verschwenken der Gleitschiene 38
um das Ende des Hebels 53, so daß die Hilfsbremse 41 über die Zugstange 39
und den Winkelhebel 40 angezogen wird. Die federnden Lager 49 ermöglichen diese
Bewegung und erlauben eine begrenzte Bewegung in Umfangsrichtung des Rades nach
Anlage der Hilfsbremse an dem Radreifen.
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Die Bewegung in Umfangrichtung bewirkt ein Drehen des Winkelhebels
42, um die Hauptbremse in der vorbeschriebenen Art anzulegen. Änderungen bezüglich
der Belastung des Wagens verursachen über das mit dem Hebel 53 verbundene Ende der
Feder 51 eine Winkelbewegung der Gleitschiene in Abhängigkeit von der Belastung
und ändert wie auch in der zuerst beschriebenen Ausführungsform das übersetzungsverhältnis
der Gleitschiene.
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Bei manchen Ausführungsformen kann es unvorteilhaft sein, einen Vakuum-
oder Druckbetätigungszylinder in der Mitte des Rahmens anzuordnen. Aus diesem Grunde
zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 8 ein Bremssystem für Behälterwagen,
bei denen die Last in Form von Schüttgut vertikal durch im Boden des Behälters angeordnete
Klappen entladen wird. Das dargestellte Bremssystem ist identisch mit dem in F i
g. 5, 6 und 7 beschriebenen, mit der Ausnahme, daß jede Radbremse einzeln durch
eine hydraulische Kolbenzylindereinrichtung 56 mit einer Kolbenstange 57 betätigbar
ist, wobei letztere in einer Führung 58 gelagert und das obere Ende der Gleitschiene
mit der Kolbenstange verbunden ist. Dieser Zylinder ist an jedem abzubremsenden
Rad angebracht und kann durch den Fahrer mit einer hydraulischen Druckwelle verbunden
werden. Diese Anordnung ist für jedes Radbremssystem in sich geschlossen und rund
um dieses Rad gruppiert.
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Wahlweise kann auch ein einziger Zylinder mit einem Paar von Kolben
Verwendung finden. Dann ist der Zylinder mittig zwischen den Rädern auf derselben
Seite des Rahmens anzuordnen, wobei jeder Kolben mit dem entsprechenden Radbremssystem
in Verbindung steht.