DE2530572C2 - Druckmittelbetätigte Bremssteuerventilvorrichtung für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine druckmittelbetätigte Bremssteuervorrichtung für Schienenfahrzeuge gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist eine druckmittelbetätigte Bremssteuerventilvorrichtung bekannt (DE-OS 21 28 180), bei der der Arbeitsmitteldruck in Abhängigkeit vom Bremsleitungsdruck in einem Bremszylinder gesteuert wird. Diese Vorrichtung umfaßt einen auf Druck ansprechenden Teil, der eine unter dem Bremsleitungsdruck stehende Kammer von einer unter dem Druck einer Beschleunigungskammer stehenden Kammer trennt. Eine Drosseleinrichtung ist in Reihe zwischen die Kammern geschaltet und derart dimensioniert, daß der auf Druck ansprechende Teil sich nur dann bewegt, wenn eine vorbestimmte Mindest-Änderung des Bremsleitungsdrucks innerhalb einer gegebenen Zeit erfolgt, um ein Bremszylinderventil zu öffnen, um dadurch eine Verbindung zwischen einem Druckmittelbehälter und einem Bremszylinder herzustellen. Es ist weiterhin eine Einrichtung vorgesehen, die bei Bewegung des auf Druck ansprechenden Teiles aus einer Ausgangsstellung in einer Richtung zum öffnen des Bremszylinderventils wirksam ist, um ein die Drosselwirkung änderndes Ventil zu beeinflussen, um den Widerstand der Drossel zu erhöhen.

Die bekannte Ventilvorrichtung ist eine Notbremssteuerventilvorrichtung eines kombinierten Betriebsund Notbremssteuerventils zum Steuern der Bremsen eines Schienenfahrzeuges. Der Notbremsteil wird wirksam bei Ansprechen auf eine größere als eine vorbestimmte Änderung des Bremsleitungsdrucks innerhalb einer gegebenen Zeit, und mit der Vorrichtung wird die Wirkung erzielt, daß ein Ventil geöffnet wird, welches die Bremsleitung entlüftet and einen schnellen Notbremsvorgang einleitet, um wiederum ein Ventil zu öffnen, welches eine Verbindung zwischen einem Notbehäiter und den Bremszylinder schafft, um die gewöhnliche Betriebsbremsung, die von dem Betriebsbremsteil der Vorrichtung geschaffen ist, zu ergänzen. Die oben

ίο beschriebene Vorrichtung ist bei vielen Anwendungen zufriedenstellend, jedoch ist die Empfindlichkeit manchmal unbefriedigend zufolge der Tatsache, daß die Drosseleinrichtung zwischen der unter Bremsleitungsdruck stehenden Kammer und der Kammer angeordnet ist, die unter dem Bezugsdruck der Beschleunigungskammer steht. Als Ergebnis dieser Anordnung ist das Ausmaß bzw. die Geschwindigkeit, in welchem bzw. in welcher der Abfall des Beschleunigungskammerdruckes nach einer Verringerung des Bremsleitungsdrucks auftritt, in großem Ausmaß von dem Absinken des Bremsleitungsdrucks abhängig, und daher wird die vorbestimmte Änderung des Bremsleitungsdrucks durch die Vorrichtung unter bezug auf eine abhängige Variable abgefühlt bzw. festgestellt. Infolge der oben angegebenen Faktoren lassen auch die Arbeitsgeschwindigkeit des gemäß der DE-OS 21 28 180 ausgebildeten Notbremsteües und die Ansprechgeschwindigkeit zu wünschen übrig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremssteuerventilvorrichtung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß die Arbeitsgeschwindigkeit und die Ansprechgeschwindigkeit verbessert werden.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 genannten Merkmale.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Bremssteuerventilvorrichtung gemäß der Erfindung.

F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer Bremssteuerventilvorrichtung.

Gemäß Fig. 1 weist das Ventil ein Gehäuse 1 auf, welches als Gußteil ausgebildet ist. Zwischen einer Kappe 2 und dem Gehäuse 1 ist ein auf Druck ansprechendes Teil 3 (eine Membran) eingespannt, der weiterhin zwischen zwei Nachlaufteilen 4 und 5 eingespannt ist, die ihrerseits einen mittigen Schaft 6 mit einer Bohrung 7 tragen. Der Schaft 6 ist in einer Bohrung 8 des Gehäuses 1 abgedichtet verschiebbar und trägt an seinem unteren Ende ein metallenes Ventilglied 9, welches mit einer unter Atmosphärendruck stehenden Kammer a verbunden ist. Das Ventilglied 9 mit seinem Innendurchgang und die Bohrung 7 bilden eine Verbindungsleitung zwischen einer Kammer q und der Atmosphäre. Der Schaft 6 erstreckt sich nach oben und ist in einem von der Kappe 2 getragenen zylindrischen Teil 10 abgedichtet verschiebbar. Der Teil 10 kann sich gegen die Kräfte von 3 Federn 34 aus der dargestellten Stellung heraus in Richtung auf die Kappe 2 bewegen. Das obere Ende des Schaftes 6 ist als Ventilglied mit einem Sitz 11 ausgebildet.

Eine unveränderliche Drossel 12 ist in dem zylindrischen Teil 10 ausgebildet, die die Bohrung 7 mit der Kammer q oberhalb des auf Druck ansprechenden Teiles 3 verbinden kann. Zufolge einer zwischen dem auf Druck ansprechenden Teil 3 und dem Gehäuse 1 wirkenden Feder 13 wird das Ventilglied 9 für gewöhnlich in der dargestellten Stellung gehalten, in der es sich in einem Abstand von einem Gummiteil eines Entlüftungs-

Ventiles 14 befindet. Das Ventil 14 ist als ein abgedichtet verschiebbarer zylindrischer Teil ausgebildet, der an einem Kern 15 verschiebbar ist, welcher in dem Gehäuse 1 ausgebildet ist. Der das Ventil 14 umgebende Raum steht unter Bremsleitungsdruck, wohingegen der Raum innerhalb des Ventils 14 in der dargestellten Stellung unter Atmosphärendruck steht. Das Ventil 14 ist hinsichtlich seiner unter Atmosphärendruck stehenden Fläche ausbalanciert In dem Kern 15 des Ventils 14 befindet sich ein Stößel 16, der im Kern 15 abgedichtet verschiebbar ist derart, daß ir. der dargestellten Stellung, in welcher sein oberes Ende sich gegen die untere Fläche des Ventilgliedes 9 legt, sein unteres Ende mit einem Ventilglied 17 im Eingriff steht. Dieses Ventilglied 17 steht im Hinblick auf eine Abwärtsbewegung des Ventils 14 und des Stößels 16 mit diesem im Eingriff, wenn jedoch der Stößel 16 sich innerhalb des Kernes 15 nach obeii bewegen kann, steht das Ventilglied 17 nur unter dem Einfluß einer leichten Vorspannfeder IE und arbeitet als Rückschlagventil. Das Ventilglied 17 kann mil einem Ventilsitz 19 in Eingriff treten, der seinerseits in einem Führungsteil 20 abgedichtet verschiebbar, mit einer mittleren Bohrung 21 versehen, sowie in Aufwärtsrichtung geringfügig mittels einer Feder 22 federbelastet ist. Die Feder 22 ist zwischen einem Steg oder einer Abstützfläche 23 in der Bohrung 21 und einem weiteren Ventilglied 24 angeordnet. Das Ventilglied 24 gehört zu einem Hochdruckventil, welches zwischen dem Bremszylinder und einem Notbremsbehälter vorgesehen ist, um den erforderlichen Bremszylinderdruck bei einer Notbremsung zu bereitzustellen. Das Ventilglied 24 ist an einem rohrförmigen mittleren Schaft 25 vorgesehen, der in dem Gehäuse 1 abgedichtet verschiebbar und mittels einer Feder 26 in Aufwärtsrichtung federbelastet ist. Ein Durchgang 27 ist zwischen dem unteren Ende des Schaftes 25 des Hochdruckventils und einem Raum 28 vorgesehen, der unter einem Kolben 29 vorgesehen ist und über eine Verengung 30 erreicht wird. Die obere Seite des Kolbens 29 steht über einen Stößel 31 mit einem federbelasteten Kügelventilglied 32 in Verbindung, welches in der dargestellten Stellung von seinem Sitz 33 abgehoben ist, so daß ein zusätzlicher Weg geringen Widerstandes zwischen dem Hochdruckventil 24 und den Bremszylindern vorhanden ist.

Beim Arbeiten des Notbremsventils wird die Kammer q oberhalb des auf Druck ansprechenden Teiles 3 mit einer Beschleunigungskammer verbunden, deren Druck als Bezugsdruck gegen den Bremsleitungsdruck wirkt, der in der Kammer ρ herrscht. Der das geschlossene Ventil 14 umgebende Raum ist mit der Bremsleitung verbunden und die Kammer a steht unter Atmosphärendruck. Die Drossel 12, die einen Durchmesser von insbesondere 2 mm hat, ist für gewöhnlich dadurch abgesperrt, daß das obere Ende des Schaftes 6 sich mit dem Sitz 11 in Eingriff befindet. Der Druck innerhalb der Bohrung 7 ist daher Atmosphärendruck und steht an den beiden Enden des Schaftes 6 an, so daß es sich um eine ausbalancierte Ausführung handelt, die durch die Feder 13 eine Vorspannung nach oben besitzt.

Unter der Annahme, daß ein geringer Abfall des Bremsleitungsdrucks in der Kammer ρ relativ zu dem Bezugsdruck in der Kammer q auftritt, bewegt sich der auf Druck ansprechende Teil 3 geringfügig abwärts, so daß über die Bohrung 7 des Schaftes 6 und über die Drossel 12 eine Verbindung zur Atmosphäre geschaffen ist derart, daß eine Verringerung des Drucks in der Kammer q einer Verringerung des Drucks in der Kammer ρ entgegenwirkt. Eine solche Verringerung des Drucks in der Kammer ρ macht es nicht erforderlich, das Notbremsventil zu betätigen, um die Betriebsbremsung zu ergänzen, und das Ventilglied 9 nähert sich zwar dem Ventil 14, tritt jedoch nicht mit diesem in Eingriff, d. h. sperrt nicht. Tatsächlich ist zufolge der verhältnismäßig großen Öffnungsfläche des Ventilgliedes 9 ein kleiner Widerstand der Verbindungsleitung zur Atmosphäre vorhanden.

Daher gleichen sich die Drücke in der Kammerp und ίο in der Kammer q über die Drossel 12 wieder aus und der auf Druck ansprechende Teil 3 nimmt unter der Wirkung der Feder 13 wieder seine Ausgangsstellung ein.

Nachstehend wird der Fall betrachtet, wenn die Verringerung des Bremsleitungsdrucks in der Kammer ρ größer als eine vorbestimmte Änderungsgeschwindigkeit ist, nämlich beispielsweise 1,70kp/cm² je Sek. In diesem Fall ist der Druck in der Kammer q gegenüber dem Druck in der Kammer ρ derart höher, daß eine Abwärtsbewegung des auf Druck ansprechenden Teils 3 hervorgerufen wird, wobei der Schaft 6 und das Ventilglied 9 mitgenommen wird. Hierbei ist der Druckverlust aus der Kammer q über die Drossel 12, die Bohrung 7 und das Ventilglied 9 zur Atmosphäre nicht ausreichend, um der Geschwindigkeit des Abfallens des Drucks in der Kammer ρ entgegenwirken zu können, so daß sich eine fortgesetzte Bewegung des Schaftes 6 ergibt, derart, daß das Ventilglied 9 mit dem Ventil 14 in Eingriff tritt. Sobald dieser Eingriff auftritt, ergibt sich eine Druckerhöhung in dem mittleren Durchgang 7 durch die Drossel 12 hindurch auf den Beschleunigungskammerdruck, und der Beschleunigungskammerdruck in der Kammer q wird an die obere Fläche des Schaftes 6 angelegt, so daß eine Verstärkungswirkung erzeugt wird, die der zusätzlichen Fläche des Schaftes 6 entspricht, die nunmehr dem Beschleunigungskammerdruck ausgesetzt ist. Diese Wirkung wird durch die Luftströmung durch die Drossel 12 hindurch nicht gedämpft, sondern durch den Unterschied zwischen dem Druck in der Kammer q und dem Atmosphärendruck verstärkt.

Aufgrund dieser Verstärkung wird das Ventil 14 schnell geöffnet, und es wird eine Verbindung zwischen der Bremsleitung und der Atmosphäre hergestellt. Der sich daraus ergebende schnelle Abfall des Bremsleitungsdruckes macht sich im Druck in der Kammer ρ bemerkbar und dies wirkt weiterhin beschleunigend. Die Abwärtsbewegung des Ventilgliedes 9 wird weiterhin auf den Stößel 16, das Ventilglied 17, dessen Sitz 19 und danach auf das Ventilglied 24 übertragen, welches bei dem Wegbewegen von seinem Sitz eine Verbindung zwischen dem Notbremsbehälter und den Bremszylindern schafft. Der Druck des Notbremsbehälters, der auf diese Weise an die Bremszylinder angelegt wird, unterstützt die Betriebsbremsung im oben geschilderten Fall des schnellen Abfalls des Bremsleitungsdrucks.

Im Fall einer längeren Notbremsung kann sich der Druck in der Beschleunigungskammer über die Drossel 12, die Bohrung 7 und einen verengten Durchgang 35 im Schaft 6 auf einen solchen Wert erniedrigen, daß die Federn die Ventile in die in der Zeichnung wiedergegebenen Stellungen zurückführen. In jedem Fall bewegt sich, wenn sich der Bremsleitungsdruck früher erholt, um die Bremsen freizugeben, der auf Druck ansprechende Teil 3 über die dargestellte Stellung hinaus gegen di? Kraft der Federn nach oben. Dann bewegt sich

b5 der Ventilsitz 19 nicht nur von dem Ventilglied 14, sondern auch von dem Stößel 16 weg, so daß das Gehäuse des Ventilgiieds 17 sich an den oberen Anschlag im Kern 15 legt und nach Art eines Rückschlagventils ar-

beiiet. Das Ventilglied 17 bewirkt somit ein beschleunigtes Lösen, indem eine Verbindung zwischen dem Bremszylinder und der Bremsleitung über den Raum, der das Entlüftungsventilglied 14 umgibt, hergeleitet wird. Nach dem nachfolgenden Wiederaufladen der Beschleunigungskammer (Kammer q) kehrt die Vorrichtung in die stabile Lösestellung, wie sie dargestellt ist, zurück.

Beim Arbeiten des Notbremsventils wird die Verbindung mit den Bremszylindern, die gewöhnlich über die Bohrung im Schaft 25 zur Unterseite des Kolbens 29 vorgesehen ist, abgesperrt, so daß das Kugelventilglied 32 sich auf den Sitz 33 setzt, was bei einem Wert des Bremszylinderdrucks von etwa 1,05 kg/cm² auftritt.

Die in F i g. 2 wiedergegebene Ausführungsform zeigt lediglich die Membran und das Entlüftungsventil, da die is übrigen Teile der bereits beschriebenen Ausführungsform in F i g. 1 entsprechen.

Die Kammern q und ρ sind durch eine Membran 101 voneinander getrennt, die zwischen Gehäuseteilen 102 und 103 eingespannt ist. Die Membran 101 trägt einen aus zwei Teilen 104 und 105 gebildeten Nachlaufteil, zwischen welchem der mittlere Teil der Membran 101 so eingespannt ist, daß ein ausreichender biegsamer Umfangsteil der Membran 101 vorhanden ist, der sich auf- und abwärts bewegen kann. Die Ausführung trägt einen mittleren Betätigungsschaft 106, der in einer Bohrung des Gehäuseteils 103 abgedichtet verschiebbar und innerhalb des auf Druck ansprechenden Teiles gehalten ist. der aus der Membran 101 und den Teilen 104 und 105 gebildet ist. An dem oberen Teil 104 ist ein Ventilglied 107 befestigt, welches durch einen Teil 108 pehalten und durch eine Feder 109 nach oben gegen üiesen Teil 108 federbelastet ist. In der dargestellten Stellung tritt daher das Ventilglied 107 mit dem Gehäuseteil J02 abdichtend in Eingriff und trennt auf diese Weise eine Bohrung 110 des Schaftes 106 von der Kammer q. Ir. einer oberen Öffnung der Bohrung 110 ist eine Drossel 111 ausgebildet. In der Verbindung zwischen der Bohrung 110 und einem unter Atmosphärendruck stehenden Raum 112 \v eine verengte Durchtrittsöffnung 113 vorgesehen. Das untere Ende des Schaftes 106 trägt ein Ventilglicd 116 mit einem inneren Durchgang 114. dar bei Abwärtsbewegung des Schaftes 106 vermittels eines Ventilgliedes 115 geschlossen wird. Das Ventilglied 115 ist in der dargestellten Stellung geschlossen und trennt den unter Bremsleitungsdruck stehenden Raum von dem unter Atmosphärendruck stehenden Raum 112. Die untere Fläche des Ventilgliedes 116 legt sich gegen einen unteren Stößel 117, der das Bremszylinderventil mechanisch betätigt. Eine Feder 119 drückt das Ventügüed !!5 gegen seinen Sitz. Fine zweite Feder 120 drückt den auf Druck ansprechenden Teil 101, 104, 105 in die dargestellte Stellungslage, in welcher das Ventilglied 107 an dem Gehäuseteil 102 anliegt. Zum Aufladen der Beschieunigungskammer q aus der Kammer ρ sind eine Drossel 121 und ein Loch in der Membran 101 vorgesehen, die eine Verbindung zwischen den Kammern ρ und q herstellen. Das Bremssteuerventil ist zwar dauernd angeschlossen, arbeitet jedoch nur bei einer schnellen Verringerung des Bremsleitungsdrucks im Falle einer Notbremsung. In diesem Fall besteht seine Funktion darin, einen Notbremsbehälter, der gewöhnlich auf dem gleichen Druck wie der Druck des voll aufgeladenen Hilfsbehälters aufgeladen ist, an die Bremszylinder anzuschließen und die Bremsleitung zur Atmosphäre zu entlüften, wodurch eine volle Notbremsungswirkung erzielt wird, die von der Betriebsbremsung, die zu diesem Zeitpunkt stattfindet, unabhängig

Bei normalen Schwankungen des Drucks in der Kammer ρ treten Luftströmungen durch die Drossel 121 hindurch in beiden Richtungen auf und die Druckverringerungen in der Kammer ρ können ausreichend sein, geringfügige Bewegungen des auf Druck ansprechenden Teiles 101,104,105 in Abwärtsrichtung hervorzurufen, so daß das Ventilglied 107 vom Gehäuseteil 102 wegbewegt wird. In diesem Fall kann der Druck in der Kammer qder Verringerung des Bremsleitungsdruckes in der Kammer ρ folgen, indem der Druck in der Kammer q durch die Verbindung über das Ventilglied 107, die Drossel 111, die Bohrung 110 und den Durchgang

114 zur Atmosphäre absinkt. Zu dieser Zeit ist auch eine Luftströmung über die Durchtrittsöffnung 113 von der Bohrung 110 zur Atmosphäre möglich.

Solange aber die Änderungsgeschwindigkeiten des Drucks in der Kammer ρ eine vorbestimmte Geschwindigkeit nicht überschreitet, wird der auf Druck ansprechende Teil 101, 104, 105 nicht bewegt. Das Ventilglied

115 und das von dem Stößel 117 betätigte Bremszylinderventil bleiben daher geschlossen. Nach einer Erholung des Bremsleitungsdrucks in der Kammer ρ wird der auf Druck ansprechende Teil 101,104,105 in seine Ausgangsstellung zurückgeführt, und die Wiederherstellung des Drucks in der Beschleunigungskammer q erfolgt über die Drossel 121.

Wenn nunmehr ein größerer Druckabfall in der Kammer ρ auftritt, kann zufolge der Drossel 111 der Beschleunigungskammerdruck nicht ausreichend schnell folgen, um den Druckabfall in der Bremsleitung auszugleichen, und der auf Druck ansprechende Teil 101,104, 105 führt nicht nur die oben erwähnte anfängliche kleine Bewegung aus, um das Ventilglied 107 von dem Gehäuseteil 102 wegzubewegen, sondern er führt eine weitere Bewegung aus, durch welche der Durchgang 114 durch Anlage an das Ventilglied 115 geschlossen wird, woraus sich eine weitere Abwärtsbewegung des auf Druck ansprechenden Teiles 101, 104, 105 ergibt, um das Ventilgiied 115 von seinem Sitz wegzubewegen, und dadurch die Bremsleitung zu entlüften, so daß eine Notbremsung durchgeführt wird. Nach einer solchen Notbremsung strömt Druck aus der Beschleunigungskammer q über die Drossel 111, die Bohrung 110 und die Durchtrittsöffnung 113 und auch über die Drossel 121 aus, bis der auf Druck ansprechende Teil 101, 104, 105 unter dem Einfluß der Feder 120 seine Ausgangsstellung wieder erreicht. Dann schließt das Ventilglied 115 wieder ab.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß zwar bei einer Verringerung des Drucks in der Kammer ρ die Kammer q zur Atmosphäre entlüftet werden kann, daß jedoch, wenn das Ventilglied 107 sich erst einmal von dem Gehäuseteil 102 wegbewegt hat, das Bremssteuerventil rasch in den Notbremsungszustand übergeht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetätigte Bremssteuerventilvorrichtung für Schienenfahrzeuge zum Steuern der Zufuhr von Druckmittel in einem Bremszylinder bei Ansprechen auf den Bremsleitungsdruck, mit einem auf Druck ansprechenden Teil, der eine unter Bremsleitungsdruck stehende Kammer von einer unter Bezugsdruck stehenden Kammer trennt und der auf Änderung des Bremsleitungsdrucks relativ zu dem Bezugsdruck anspricht, um ein Bremszylinderventil zu öffnen, das eine Verbindung zwischen einem Druckmittelbehälter und dem Bremszylinder herstellt, und mit einer Einrichtung, die bei einer anfänglichen Bewegung des auf Druck ansprechenden Teiles :u Öffnungsrichtung des Bremszylinderveniils wirksam ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drossel (12) in einer Verbindungsleitung (7, 9) zwischen der unter Bezugsdruck stehenden Kammer (q) und der Atmosphäre angeordnet ist, und daß ein in der Verbindungsleitung (7, 9) stromabwärts angeordnetes Ventil (9, 14) bei übermäßiger Bewegung des auf Druck ansprechenden Teils (3) infolge eines entsprechenden Druckabfalls in der Bremsleitung die Verbindungsleitung (7, 9) sperrt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (9,14) eine Reaktionsfläche aufweist, die bei Schließen des Ventils (9,14) zusätzlich zu der wirksamen Fläche des auf Druck ansprechenden Teils (3) dem Bezugsdruck ausgesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (12) eine unveränderliche Drossel ist.