DE2060252A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Bremsmitteldruckes eines Fahrzeugs mit Hilfe eines elektrischen Gleichstroms - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Bremsmitteldruckes eines Fahrzeugs mit Hilfe eines elektrischen Gleichstroms

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DE2060252A1 DE19702060252 DE2060252A DE2060252A1 DE 2060252 A1 DE2060252 A1 DE 2060252A1 DE 19702060252 DE19702060252 DE 19702060252 DE 2060252 A DE2060252 A DE 2060252A DE 2060252 A1 DE2060252 A1 DE 2060252A1
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Claude Dubois
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Description

COMPAGNIE DES FREINS ET SIGNAUX
WESTINGHOUSE
93 - FREINVILLE-SEVRAN, Frankreich
Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Bremsinitteldruckes eines Fahrzeugs mit Hilfe eines elektrischen Gleichstroms.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Bremsmitteldruckes eines Fahrzeugs mit Hilfe eanes elektrischen Gleichstroms, insbesondere für elektrisch betri€;be;ne: Fahrzeuge mit einer Widerstands- oder R'lickgfwinnurigsbremse·..
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BAD ORiGtNAL
Es is; schon eine Bremsvorrichtung bekannt, die es gestattet, selbstätig und allmählich von der Dr^ckluf tbrerasj.ng auf die Widerstands- oder Rückgewinnungsbremsung oder umgekehrt überzugehen» Diese Vorrichtung kombiniert eine Druckluftbremse und eine elektrische Bremse und weist em abstufbares elektro-pneumatisches Ventil auf, mit dessen Hilfe vor der einen Bremsart auf die andere umgeschaltet v/erden kanr ; das elektro-pneumatische Ventil hat einerseits eine Wicklu'.c t dessen Speisespannung mit Hilfe eines geeigneter. Geräts überwacht wird und andererseits eine zweite Wicklung., deren veränderliche Speisespannung durch die elektrische bremse gesteuert wird.,
Eine andere bekannte Vorrichtung weist ein elektro-preumatisches Ventil auf, das eine Steuerkraft, die aber nicht dem Erregerstrom des elektro-pneumatischen Ventils verhaltnisgleich ist, auf ein Druckminderventil übertragt, das derart mit den Bremsorganen verbunden ist, dass die Änderung des Erregerstroms eine Änderung des Bremsdruckes in der Bremsk organen bewirkt„
Jedoch gestattet keine dieser bekannten Vorrichtungen t einen pneumatischen Bremsdruck auszusteuern, der der Intensität des Steuerstroms streng verhältnisgleich ist ; die bekannten abstufbaren elektro-pneumatischen Ventile hanen im Magnetkreis veränderbare Luftspalte und magnetisch gesättigte Teile, so dass die auf das Druckminderventil Übertragenen KrSfte nicht dem Steuerstrom verhältnisgleich sind..
Ausserdem muss bei der. erwähnten bekannte: Vorr;.chtunqe!·.
BAD ORIGINAL
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-» 3 —
aus Sicherheitsgründen, eine rein pneumatische Bremssteuerung vorgesehen werden» Diese pneumatische Bremssteuerung ist unabhängig von der elektrischen Steuerung und bringt die Gefahr mit sich, dass, bei einer Notbremsung, die Widerstandsbremse der mit Höchstdruck wirkenden Druckluftbremse überlagert wird, und die Räder blockieren bzw. sperren, und Kuppiungsorgane zwischen den einzelnen Fahrzeugen beschädigt werden,
Die Erfindung vermeidet die genannten Nachteile und hat die Aufgabe ein Verfahren zu schaffen, das gestattet, für das durch die Widerstands- und die Luftdruckbremse bewirkte gesamte Bremsmoment eine Kennlinie zu schaffen, die eine lineare Funktion der Steuerstromstarke ist. Ausserdem hat sie die Aufgabe, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zu schaffen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Regelung des Bremsmxtteldruckes eines Fahrzeugs mittels eines Steuergleichstroms, bei dem zumindest ein Teil des von einer Widerstands- oder einer Rückgewinnungsbremse gelieferten Gleichstroms einem elektrischen Gleichstrom zugeordnet wird, dadurch gelöst, dass der durch die Widerstands- oder Rückgewinnungsbremse bewirkte Strom und der Steuerstrom zur Gewinnung eines einzigen mechanischen Drehmoments verwendet werden, und dass dieses Drehmoment in eine Kraft umgewandelt wird, die auf ein an sich bekanntes Bremssteuerorgan übertragen wird, das geeignet ist, einen dem mechanischen Drehmoment verhältnisgleichen Bremsmitteldruck abzugeben.
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SAD ORIGINAL
Nach einem anderen Erfindungsmerkmal sind die durch den elektrischen Steuerstrom und den Strom der Widerstandsbremse bewirkten Magnetfelder einander entgegengerichtet, wobei das Verhältnis zwischen dem vom Strom der Widerstandsbremse bewirkten Magnetfeld und dem vom Steuerstrom bewirkten Magnetfeld gleich dem Verhältnis ist^ zwischen dem vom Strom der Widerstandsbremse bewirkten Drehmoment und dem Drehmoment, das durch den vom Bremssteuerorgan abgegebenen Bremsmittel- ^ druck bewirkt wird, wenn nur der Steuerstrom allein vorhanden ist. Dieses Verfahren zur Regelung des Bremsmitteldrucks mit Hilfe eines elektrischen Stroms gestattet es, augenblicklich das für das Bremssteuerorgan notwendige gesamte mechanische Bremsmoment zu erhalten, in welchem Zustand auch immer sich die Widerstandsbremse befinden mag. Auf diese Weise wird die Gefahr zu langer Bremswege vermieden, die ansonsten durch eine unsachgemässe Betätigung der Widerstandsbremse hervorgerufen werden könnten.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das
^ mechanische Drehmoment der Steuerstromstärke dann verhältnisgleich, wenn der durch die Widerstands- oder Rückgewinnungsbremse bewirkte Strom fehlt.
Dadurch können die Bremsorgane allein mit Hilfe des Steuerstroms betätigt werden, falls die Wirkverbindung bzw. das Zusammenwirken der Widerstandsbremse und der pneumatischen Bremse unterbrochen wird» Auf diese Weise ist es auch möglici das stufenweise Lösen und Anlegen der Bremse mit Hilfe eines elektrischen Steuerstroms zu bewirken, auch wenn das Fahrzeug keine Widerstandsbremse aufweist.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Regelung des Bremsmitteldruckes eines Fahrzeugs mit mindestens einem zwischen einer Druckmittelquelle und den Bremsorganen angeordneten Bremssteuerorgan, ist durch einen Drehmoment-Motor mit getrennter Erregung gekennzeichnet, der z„ B. Permanentmagnete aufweist, von denen wenigstens eine Ankerwicklung vom elektrischen Steuerstrom durchflossen wird und eine andere Ankerwicklung vom Strom der Widerstandsbremse speisbar ist und ist ausserdem dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangswelle des Drehmoment-Motors über ein Verbindungsteil mit einer axial beweglich geführten Stange des Bremssteuerorgans zusammenwirkt, und dass diese Stange gegebenenfalls auch mit der Hilfsbremse in Wirkverbindung steht.
Durch die lineare Kennlinie dieser elektro-mechanischen Vorrichtung.ist es möglich, einen Bremsmitteldruck auszusteuern, der dem Steuerstrom streng genau verhältnisgleich ist, und vollständig das durch die Widerstandsbremse bewirkte Drehmoment auszugleichen.
Um die Verhaltnismassigkeit zwischen dem Moment der Widerstandsbremse und dem durch die Widerstandsbremse erzeugten Strom im Drehmoment-Motor bewirkten Drehmoment zu verbessern, für den Fall, dass die Widerstandsbremsung durch Reihenschlussmotore bewirkt wird, speist ein Teil des Stromes der Widerstandsbremse die eine Feld- bzw«, Induktionswicklung des Drehmoment-Motors, um ein Magnetfeld zu bewirken, das jenem der zweiten Feld» bzw. Induktionswicklung des Drehmoment-Motors entgegen gerichtet ist, und für den Fall, dass die Widerstandsbremsung durch Motoren mit getrennter Erregung
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erfolgt, ε 'ist wenigstens ein Teil des Stroms zur getrennten Erregung die eine Feld- bzw» Induktionswicklung des Drehmoment-Motors, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das jenem der zweiten Feld- bzw„ Induktionswicklung des Drehmoment-Motors entgegengerichtet ist. Durch diese Massnahme ist es möglich, in den Drehmoment-Motor das Produkt "Erregerstrom - Strom der Widerstandsbremse" einzugeben und ein besseres Bild des Drehmoments der Widerstandsbremse zu erhalten«.
| Um die eine stetige Regelung der Bremsung im Leer- oder
Beladungszustand des Fahrzeugs zu ermöglichen, ist eine zusätzliche Feld- bzw» Induktionswicklung vorgesehen, die von einem elektrischen Strom gespeist wird, dessen Stärke mit der Fahrzeuglast zunimmt und ein Magnetfeld erzeugt, das jenem der zweiten Feldwicklung zur getrennten Erregung des Drehmoment-Motors gleichgerichtet ist*
Jedes Mal, wenn eine Anzeige über die Beladung des Fahrzeugs in Form einer Stromspannung oder -stärke vorliegt, gestattet dieses Erfindungsmerkmal, in Abhängigkeit der fe Fahrzeugbeladung, das Verhältnis zwischen dem elektrischen Steuerstrom und dem Bremsmitteldruck zu verändern.
Gemäss einem für den Eisenbahnbetrieb wichtigen Erfindungsmerkmal, insbesondere für die Betriebssicherheit der Vor-. richtung, besteht die Hilfsbremse aus einem Sicherheitsventil, das einen Kolben oder eine Membran aufweist, dessen Stössel auf das Verbindungsteil einwirkt, und der einerseits auf seiner zur Atmosphäre verbundenen Seite an einer in Richtung auf das Verbindungsteil wirkenden Feder anliegt und andererseits auf der der Feder gegenüberliegenden Seite mit der Hauptluft-
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leitung verbunden ist« Diese Hilfsbremse gestattet es, eine rein pneumatische Bremsung zu bewirken, falls die elektrischen Stromkreise gestört sind.,
Das Verbindungsteil wirkt einerseits über auf einer senkrecht zur Achse der beweglichen Stange stehenden Achse angelenkten ersten Hebel mit dieser Stange des durch ein an sich bekanntes Druckminderventil gebildeten Bremssteuerorgan zusammen, und andererseits mit einem an einem zweiten Hebel vorgesehenen Anschlag, der an einer auf der Achse des ersten Hebels sitzenden Rolle drehbar gelagert ist, wobei die beiden Hebel an ihren beiden anderen Enden mittels eines elastischen Organs miteinander verbunden sind.
Diese kinematische Verbindung zur Betätigung des Druckminderventils gestattet in vorteilhafter Weise, die Drehbewegung des Drehmoment-Motors unter geringen Reibungsverlusten in eine geradlinige Bewegung umzuwandeln.
Der Leerhub des Kolbens oder der Membran des Sicherheitsventils ist höchstens gleich dem Hub des auf den ersten Hebel unter dem Einfluss des maximal zulassigen Steuerdrehmoments des Drehmoment-Motors einwirkenden elastischen Organs, so dass der vom Druckminderventil ausgesteuerte Bremsdruck, im Falle einer gleichzeitigen Betätigung durch den Drehmoment-Motor und das Sicherheitsventil, begrenzt wird.
Nach einem zusätzlichen Erfindungsmerkmal ist ein dritter Hebel an einer auf die bewegliche Stange des Druckminderventils senkrecht stehenden Achse angelenkt und wirkt mit einem zwischen
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dem ersten und dem dritten Hebel angeordneten Abstutzteil zusammen, und ist mit einem Gestänge verbunden, das das Abstutzteil längs des ersten und dritten Hebels unter dem Einfluss eines Kolbens oder einer Membran verschiebt, der auf der einen Seite einem dem Fahrzeugbeladungszustand verhältnisgleichej: Druck und auf der anderen Seite der Wirkung einer Rückstellfeder ausgesetzt ist.
Durch diese Anordnung kann die Vorrichtung wahlweise W mit einem in Abhängigkeit der Fahrzeugbeladung wirkenden Bremskraftregler ausgerüstet werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert»
In der Zeichnung zeigt die einzige Figur einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Die Vorrichtung zur Regelung des Bremsmitteldruckes eines f Fahrzeugs mittels eines elektrischen Gleichstroms besteht im wesentlichen aus einem nicht dargestellten Drehmoment-Motor, de^. mit einem an sich bekannten Bremssteuerorgan, z„ B. einem Druckminderventil, kombiniert ist.
Der Drehmoment-Motor hat eine getrennte Erregung (Nebenschlussmotor) und weist vorzugsweise Dauermagneten, die die Pole des Feldmagneten (Ständers) bilden, und einen Anker iuf, in dessen Nuten eine vom Steuerstrom durchflossene erste Wicklung und eine zweite Wicklung angeordnet sind, die von
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einem Strom durchsetzt wird, der dem vom Bremsmoment verhältnisgleich ist, das von der Widerstands- oder Rückgewinnungsbremse geliefert wird. Die Ampere-Wicklungen der zweiten Wicklung sind jenen der ersten Wicklung entgegengerichtet, und das Verhältnis der im Betrieb von jeder Wicklung · erzeugten Ampere-Wicklungen ist im wesentlichen gleich dem Verhältnis zwischen dem von der Widerstandsbremse erzeugten Drehmoment und dem Drehmoment, das von den vom Druckminderventil druckmittelgesteuerten Bremsorganen, in Abwesenheit des Stromes der Widerstandsbremse, erzeugt wird.
Deshalb wird an der Welle des Drehmoment-Motors ein mechanisches Drehmoment erhalten, das der algebraischen Summe der Ampere-Wicklungen der Ankerwicklung verhältnisgleich und bei einem gegebenen verhältnismässig kleinen Drehwinkel der Drehmoment-Motorwelle konstant ist. Dieses mechanische Drehmoment liefert in einer bestimmten Entfernung von der Achse der Drehmoment-Motorwelle eine tangential gerichtete Kraft, die der Summe der Ampere-Wicklungen der Ankerwicklung verhältnisgleich ist, und die, wenn sie auf ein Druckminderventil, dessen Betätigungsorgan längsverschiebbar ist, einwirkt, den elektrischen Steuerstrom und den Strom der Widerstandsbremse in einen pneumatischen Druck verwandelt, der vom resultierenden Strom in der Ankerwicklung abhängt und eine im wesentlichen lineare Kennlinie ergibt.
Wenn man einen Reihenschlusszugmotor zur Widerstandsbremsung verwendet, der mit Widerständen verbunden ist, deren Wert mit der Geschwindigkeit abnimmt, so ist das Bremsmoment des Reihenschlussmotors im wesentlichen dem Quadrat der Stärke
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des Stromes verhältnisgleich, der von dem als Generator wirkenden Reihenschlussmotor geliefert wird,, Um die Widerstandsbremse zu stabilisieren, werden in Wirklichkeit Doppelschlussbzw, Verbundmotoren verwendet (Haupt- und Nebenschluss), wobei ein Servomotor den Widerstandsstrom bis fast zum Anhalten des Fahrzeugs durch eine allmähliche Verringerung des Belastungswiderstands im wesentlichen konstant hält«, Der Teil des Widerstandstromes, der den Drehmoment-Motor speist, verhält sich daher beinahe wie ein Torsignal (alles oder nichts).
Aus technologischen Gründen wird ein Drehmoment-Motor verwendet, der vier feststehende Dauermagnetpole und einen beweglichen Anker aufweist, der mit der Ausgangswelle des Drehmoment-Motors verbunden ist und zwei Wicklungsgruppen aufweist, die mit den Wicklungsgruppen des Gleichstrommotors identisch sind, jedoch über elastische Anschlüsse mit den Speiseklemmen des -Steuerstroms und des Widerstandstroms verbunden sind. Es ist selbstverständlich, dass die Dauermagnetpole (die auch durch mittels eines Gleichstroms getrennt erregte Elektromagneten ersetzt werden können) auf der Welle P des Drehmoment-Motors angeordnet und die vom Steuerstrom und vom Widerstandsstrom durchflossenen Wicklungen fest am Motorgehäuse angeordnet werden können»
In beiden Fällen behält der Drehmoment-Motor seine Eigenschaft, ein mechanisches Drehmoment zu liefern, das dem Wert der Ampere-Windungen des Ankers verhältnisgleich ist.
Die in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellte Vorrichtung hat einen nicht dargestellten Drehmoment-Motor,
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auf dessen Ausgangswelle 1 mit quadratischem Querschnitt ein L~förmiges Verbindungsteil 2 aufgeklemmt ist. Auf diesem Verbindungsteil 2 ist eine Achse 3 befestigt, die senkrecht auf die Bewegungsbahn einer beweglichen Stange 4 eines Druckminderventils 5 steht. Das Druckminderventil 5 ist mittels Schraubenbolzen 14 am Gehäuse 15 der erfindungsgemSssen Vorrichtung befestigt und über eine Leitung 6 mit den nicht dargestellten Bremsorganen verbunden. Auf der Achse 3 des Verbindungsteils 2 ist ein Kugellager 7 angeordnet, das an einem Anschlag 8 anliegt. Der Anschlag 8 ist am Mittelteil eines Hebels 9 fest angeordnet, dessen eines Ende gegen eine Rolle 10 anliegt, die auf einer Schwenkachse 11 für das eine Ende eines Hebels 12 sitzt. Die Achse 11 ist in einer am Gehäuse 15 befestigten Lasche 16 gelagert. Die Hebel 9 und 12 sind an ihren anderen Enden 9a und 12a mittels eines elastischen Organs 13, zum Beispiel einer Schraubenfeder mit einstellbarer Vorspannung, untereinander verbunden.
Der Hebel 12 liegt gegen ein Kugellager 17 an, das auf einer am einen Ende eines Hebels 19 befestigten Achse 18 angeordnet ist. Das Kugellager 17 bzw. ein ähnliches Organ, z.B. eine Rolle, wirkt mit einem Hebel 20 zusammen, dessen eines Ende frei und dessen anderes Ende an einer Achse 21 angelenkt ist, die in einer am Gehäuse 15 befestigten Lasche 22 gegenüber der Lasche 16 für die Achse 11 angeordnet ist. Die etwa im Mittelteil des Hebels 20 vorgesehene Achse 23 kann mit der beweglichen Stange 4 des Druckminderventils 5 zusammenwirken, welches zwei durch ein Ventilteller 28 von einander trennbare Kammern 25 und 26 hat. In der unteren Kammer 25 ist ein Hohlkolben 27 verschiebbar angeordnet.
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der auf der der Kammer 25 abgewandten Seite zur Atmosphäre entlüftet ist und die Stange 4 trägt, während er auf der anderen Seite eine Hohlstange 27a aufweist, die mit der den Kolben 27 durchsetzenden Bohrung verbunden ist„ Das freie Ende der Hohlstange 2 7a dient dem Ventilteller 28 als innerer Sitz„ Der Ventilteller 28 ist in der oberen Kammer 26 durch eine an ihm befestigte Stange 29 geführt, die selbst dichtend durch eine zwischen der Kammer 26 und einer dritten Kammer 31 vorgesehenen Trennwand 30 dichtend " hindurchgeführt ist„ Der Ventilteller wird mittels einer Rückstellfeder 32 auf einen zweiten, den Hohlstangenventilsitz konzentrisch umgebenden, im Ventilgehäuse fest angeordneten Ventilsitz 34 gehalten. Die obere Kammer 26 wird über eine Leitung 33 mit Druckluft gespeist, während die untere Kammer über eine Bohrung 35 und die Leitung 6 mit den nicht dargestellten Bremsorganen verbunden ist»
Der Hebel 19 ist Bestandteil eines Gestänges, das noch zwei zusätzliche Hebel 36 und 37 besitzt, die an ihren benachbarten Enden an einer am Gehäuse 15 befestigten Achse 47 " angelenkt sind. Der Hebel 36 ist mit dem Hebel 37 drehverbunden und ist an seinem anderen Ende am benachbarten Ende des Hebels 19 mittels einer frei beweglichen Achse 47a angelenkt.
Das freie Ende 37a des Hebels 37 ist mittels eines Kolbens oder einer Membran 38 einer bekannten Fahrzeugbelastungsmesseinrichtung verstellbar. Auf der Unterseite ist die Membran 38 einem in der Kammer 48 herrschenden Druck ausgesetzt, dessen Wert der Belastung des abzubremsenden Fahrzeugs verhältnisgleidi
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ist. Auf der Oberseite wirkt auf die Membran 38 über das freie Ende 37a des Hebels 37 eine Rückstellfeder 39 ein.
Ausserdem sind Mittel vorgesehen, die die Steuerung des Druckminderventils von einer HauptIuftleitung 40 aus gestatten. Diese Steuerungsmittel werden durch ein Sicherheitsventil 41 gebildet, das einen Kolben 42 besitzt, der auf seiner Oberseite einen Stössel 43 trägt. Der Stössel 43 kann gegebenenfalls auf die Rolle 7 drücken und liegt zumindest annähernd in der gleichen Ebene wie die Achse 3 der Rolle 7 des Verbindungsteils 2. Der Kolben 42 begrenzt im Sicherheitsventilgehäuse zwei Kammern 44 und 45, von denen die Oberkammer 44 mit der Hauptluftleitung 40 und die Unterkammer 45 mit der Atmosphäre verbunden ist. Eine in der Unterkammer 45 angeordnete Rückstellfeder 46 wirkt auf den Kolben 42 in Richtung auf das Druckminderventil 5 und entgegen dem Hauptluftleitungsdruck.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Vorrichtung ist wie folgt :
Wenn unter der Wirkung eines Steuergleichstoms an der Welle 1 des Drehmoment-Motors ein Drehmoment auftritt, so schwenkt das Verbindungsteil 2 im Uhrzeigersinn um die Achse der Welle 1 und verstellt den Hebel 9 über die Rolle 7 und den fest am Hebel 9 angeordneten Anschlag 8. Der Hebel 9 schwenkt dabei entgegen dem Uhrzeigersinn um den durch die Rolle 10 gebildeten Schwenkpunkt nach oben. Der Hebel 9 nimmt den mit ihm durch die Feder 13 verbundenen Hebel 12 in seiner Schwenkbewegung mit, der wiederum über das Kugellager bzw. die Rolle
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17 eine Schwenkbewegung des Hebels 20 im Uhrzeigersinn bewirkt= Die am Hebel 20 sitzende Achse 23 stösst die bewegbare Stange 4 nach oben, so dass sich die Hohlstange 27a des Kolbens 2 7 zuerst gegen den Ventilteller 28 anlegt und die Verbindung der unteren Kammer 2 5 mit der Atmosphäre unterbricht. Erreicht das von der Welle 1 abgegebene Drehmoment einen bestimmten Wert, dessen umgewandelte Kraft grosser als die durch die Rückstellfeder 32 in entgegengesetzter Richtung wirkende Kraft ist, so hebt die Hohlstange 27a den Ventilteller 28 von seinem Susseren Sitz 34 ab, so dass sich in der unteren Kammer 25 und somit in den Bremsorganen ein bestimmter Bremsdruck aufbaut»
Sobald die durch den Druck in der Kammer 25 bedingte und auf den Kolben 27 einwirkende Kraft jene ausgleicht, die vom mechanischen Drehmoment an der Welle 1 hervorgerufen wird, schliesst der Ventilteller 28 das Ventil 28, 34. Das Druckminderventil 5 wirkt dann in allen weiteren Bremsdruckbereichen wie ein Bremssteuerventil, dessen Abstufung durch den Steuergleichstrom geregelt wird.
Wenn der Zugführer zuerst eine Widerstandsbremsung auslöst und dieser dann einen Befehl zur pneumatischen Bremsung überlagert, so tritt am Drehmoment-Motor solange kein im Sinne der Öffnung des Ventiltellers 28 wirkendes Drehmoment auf, als die vom Widerstandsstrom erzeugten Ampere-Windungen grosser sind als die vom Steuerstrom erzeugten» Gibt hingegen der Zugführer einen Bremsbefehl, und zwar mittels eines Steuerstroms, durch dessen Stärke Ampere-Windungen erzeugt werden, die höher sind als die durch die Widerstandsbremsung be-
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wirkten Ampere-Windungen, so tritt auf der Ausgangswelle des Drehmoment-Motors ein Gesamtdrehmoment - bestehend aus dem Widerstandsbremsdrehmoment und dem Luftdruckbremsdrehmoment auf, das im wesentlichen konstant und dem Steuerstrom bis zum Anhalten des Fahrzeugs verhältnisgleich ist.
Die Veränderung der Fahrzeugbelastung, welche durch den in der Kammer 48 herrschenden Druck dargestellt wird, bewirkt die Verschiebung des Kugellagers 17 entlang der Hebel 12 und 20, so dass das Kraftübersetzungsverhältnis zwischen den beiden Hebeln 12 und 20 und somit auch das Verhältnis zwischen dem Steuerstrom und dem in die untere Kammer 25 bzw. in die Bremsorgane eingespeisten Bremsluftdruck verändert werden. Soll keine Korrektur des BremsIuftdruckes bzw. der Bremsung selbst in Abhängigkeit von der Fahrzeugbelastung erfolgen, so genügt es, aus dem GehSuse 15 die Membran 38, die Rückstellfeder 39 und das Hebelgestänge 19, 36, 37 zu entfernen. Das Kugellager bzw. die Rolle 17 kann durch eine am Hebel 12 oder 20 befestigte Schraube, aber auch durch eine Verlängerung der Stange 4 ersetzt werden, falls,im letzteren Falle, der Hebel 20 wegbleibt. Der Hebel 19 kann auch in der Vorrichtung verbleiben, wenn die Achse 47a am Gehäuse 15 befestigt wird.
Durch die Lagenänderung des Hebels 19 bzw. der Rolle entlang der Hebel 12 und 20, kann eine Serie von Vorrichtungen geschaffen werden, die es gestatten, mehrere Verhältnisse zwischen der Steuerstromstärke und dem ausgesteuerten Bremsdruck einzustellen.
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Bei einer Störung im Steuerstromkreis kann die Bremsung durch das Steuerventil bewirkt werden, welches durch das Sicherheitsventil 41 gebildet wird» Dazu genügt es, dass der Zugführer den Luftdruck in der Hauptluftleitung 40 so weit absenkt, bis die vorgespannte Steuer- bzw„ Rückstellfeder 46 zur Wirkung kommt. Der Stössel 43 übt nun auf das Kugellager eine Kraft aus, die in derselben Richtung wirkt, wie das vom Steuerstrom an der Welle 1 hervorgerufene Drehmoment„ Wie im vorhergehenden Fall, wirkt auch hier das durch die Widerstandsbremse bewirkte Drehmoment dieser Steuerkraft entgegen,und das Druckminderventil 5 steuert einen Druck aus,der dem gewünschten pneumatisch hervorgerufenen Bremsmoment verhältnisgleich ist und bewirkt in Kombination mit dem Widerstandsbremsmoment ein Gesamtbremsmoment, das der Druckminderung in der Hauptluftleitung verhältnisgleich ist. Während dem Anwachsen des Steuerdrehmoments an der Welle 1 wird das Ende 9a des Hebels 9 verschoben, wobei die Feder 13 zusammengedrückt und der Hebel 12, der sich praktisch nicht verschiebt, einer immer mehr und mehr zunehmenden Kraft ausgesetzt wird.
Der in der Kammer 44 für den Kolben 42 vorgesehene freie Hub wird so gewählt, dass er dem unter dem Einfluss der maximalen Steuerstromstärke bei Abwesenheit des Widerstandsstromes und bei maximalem Bremsmitteldruck in der unteren Kammer 25 bewirkten Hub des Kugellagers bzw. der Rolle 7 gleich ist. Wenn der Zugführer irrtümlich die pneumatische Bremsung gleichzeitig über die Hauptluftleitung 40 und mittels des Steuerstroms auslöst, kann daher der vom Druckminderventil 5 ausgesteuerte maximale Brems-
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mitteldruck niemals den vom Steuerstrom kontrollierten Bremsmitteldruck übersteigen,,
Da ganz allgemein die Widerstandsbremse benutzt wird, um den Verschleiss der Bremsbelage und -gestänge zu verringern, wird sie für jeden Verzögerungsvorgang mit Ausnahme der Notbremsung verwendet» Bei den bekannten Vorrichtungen mit Widerstandsbremsung sind die Reihenschlusszugmotore mit regelbaren Widerständen verbunden, deren Läufer von einem Servomotor verstellbar sind, der die Stromstärke und das Widerstandsbremsmoment solange konstant hält,bis eine Minimalgeschwindigkeit erreicht wird, von der ab dieses Bremsmoment sehr schnell abnimmt.
Um in diesem Fall über ein auswertbares Bild des Widerstandsbremsmoments verfügen zu können, genügt es, einen Teil der durch die Widerstandsbremse erzeugten Stromstärke im Nebenschluss abzuzweigen und die entsprechende Wicklung des Drehmoment-Motors mit dieser abgezweigten Stromstärke zu speisen. Damit ist in solchen Vorrichtungen die elektrische Steuerung der pneumatischen Bremse mit jener der Widerstandsbremse gekuppelt, die somit bei jeder Bremsung ausgelöst wird„
Soll ein Fahrzeug, dessen durch die Widerstandsbremse bewirkte Bremsmomentwert stark veränderlich ist, wie dies z.B. der Fall einer mit einer Rückgewinnungsbremse ausgerüsteten Lokomotive ist, mit der erfindungsgemässen Vorrichtung ausgerüstet werden, so wird der durch Nebenschluss von der Widerstandsbremse abgezweigte Strom so in den Drehmoment-
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Motor eingeführt, dass er an seiner Welle 1 ein Drehmoment erzeugt, das dem Widerstandsbremsmoment verhältnisgleich und dem durch den Steuerstrom bewirkten Drehmoment entgegen gerichtet ist„ Bei Verwendung von Reihenschlussmotoren werden zu diesem Zwecke die durch die Widerstandsbremse gelieferten Ampere-Windungen, die den Ampere-Windungen des Steuerstroms entgegen gerichtet sind, in die Feld- und Ankerwicklungen des Drehmoment-Motors eingegeben. Bei Verwendung eines Nebenschlusszugmotors wird ein Teil des getrennten Erreger-
P Stroms in die Feldwicklung des Drehmoment-Motors eingegeben, während mit dem Ankerstrom des im Rückgewinnungsbetrieb arbeitenden Zugmotors normalerweise die Ankerwicklung des Drehmoment-Motors gespeist wird. Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung finden vorzugsweise bei mit hoher Geschwindigkeit fahrenden Eisenbahnfahrzeugen, deren Bremsung bei hoher Geschwindigkeit mittels einer Widerstandsbremse bewirkt wird, und auch bei Stadtbahnen Verwendung, die mit einer Widerstandsbremse ausgerüstet sind. Stadtbahnen erfordern ein häufiges Bremsen. Die erfindungsgemässe Vorrichtung vermeidet das Auftreten von Bremsstössen während
ψ des Zusammenwirkens von pneumatischer Bremse und Widerstandsbremse und trägt zum Komfort der Fahrgäste bei.
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Claims (14)

  1. ~ 19 -
    Patentansprüche s
    lo J- Verfahren zur Regelung des Bremsmitteldruckes eines Fahrzeugs mit Hilfe eines elektrischen Gleichstroms, bei dem zumindest ein Teil des von einer Widerstands- oder Rückgewinnungsbremse gelieferten Gleichstroms einem anderen elektrischen Gleichstrom zugeordnet wird, dadurch gekennzeichnet , dass der durch die Widerstandsoder Rückgewinnungsbremse bewirkte Strom und der Steuerstrom zur Gewinnung eines einzigen mechanischen Drehmoments verwendet werden, und dass dieses Drehmoment in eine Kraft umgewandelt wird, die auf ein an sich bekanntes Bremssteuerorgan übertragen wird, das geeignet ist, einen dem mechanischen Drehmoment verhältnisgleichen Bremsmitteldruck abzugeben „
  2. 2. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den elektrischen Steuerstrom und den Strom der Widerstandsbremse bewirkten Magnetfelder einander entgegen gerichtet sind,
  3. 3. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass das Verhältnis zwischen dem vom Strom der Widerstandsbremse bewirkten Magnetfeld und dem vom Steuerstrom bewirkten Magnetfeld gleich dem Verhältnis ist.zwischen dem vom Strom der Widerstandsbremse bewirkten Drehmoment und dem Drehmoment, das durch den vom Bremssteuerorgan abgegebenen Bremsmitteldruck bewirkt wird, wenn nur der Steuerstrom allein vorhanden ist.
  4. 4. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch . gekennzeichnet, dass das mechanische Drehmoment der Steuerstromstarke verhetltnisgleich ist,
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    wenn der durch die Widerstands- oder Rückgewinnungsbremse bewirkte Strom fehlt»
  5. 5 ο - Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit mindestens einem zwischen einer Druckmittelquelle und den Bremsorganen angeordneten Bremssteuerorgan, gekennzeichnet durch einen Drehmoment-Motor mit getrennter Erregung (Nebenschlussmotor), von dem wenigstens eine Ankerwicklung vom elektrischen Steuer- ^ strom durchflossen wird und eine andere Ankerwicklung vom Strom der Widerstandsbremse speisbar ist und dadurch, dass die Ausgangswelle (1) des Drehmoment-Motors über ein Verbindungsteil (2) mit einer axial beweglich geführten Stange (4) des Bremssteuerorgans (5) zusammenwirkt, und dass diese Stange (4) gegebenenfalls auch mit der Hilfsbremse (41) in Wirkverbindung steht.
  6. 6. - Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , dass die im Nebenschluss geschaltete Feldwicklung des Drehmoment-Motors Dauermagnete aufweist»
  7. W 7„ - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Widerstandsbremse mit Reihenschlussmotoren ein Teil des Stromes der Widerstandsbremse die eine Feld- bzw„ Induktionswicklung des Drehmoment-Motors speist, um ein Magnetfeld zu bewirken, das jenem der im Nebenschluss geschalteten Feld- bzw. Induktionswicklung des Drehmoment-Motors entgegen gerichtet ist„
  8. 8. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass, im Falle
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    einer Widerstands- oder Rückgewinnungsbremse mit Nebenschlussmotoren wenigstens ein Teil des Stroms zur getrennten Erregung die eine Feld- bzw«, Induktionswicklung des Drehmoment-Motors speist, um ein Magnetfeld zu erzeugen, das jenem der im Nebenschluss geschalteten Feld- bzw. Induktionswicklung des Drehmoment-Motors entgegen gerichtet ist.
  9. 9. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusatzliche Feld- bzw. Induktionswicklung vorgesehen ist, die von einem elektrischen Strom gespeist wird, dessen Stärke mit der Fahrzeugbelastung zunimmt und ein Magnetfeld erzeugt, das jenem der im Nebenschluss geschalteten Feldwicklung des Drehmoment-Motors gleichgerichtet ist«,
  10. 1O„ - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsbremse aus einem Sicherheitsventil (41) besteht, das einen Kolben oder eine Membran (42) aufweist, dessen Stössel (43) auf das Verbindungsteil (2) einwirkt, und der einerseits auf seiner zur Atmosphäre verbundenen Seite an einer in Richtung auf das Verbindungsteil (2) wirkenden Feder (46) anliegt und andererseits auf der der Feder gegenüberliegenden Seite mit der Hauptluftleitung (40) verbunden ist.
  11. 11. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsteil (2) über einen auf einer senkrecht zur Achse der beweglichen Stange (4) stehenden Achse (3) angelenkten ersten Hebel (12) mit dieser Stange des durch ein an sich bekanntes Druckminderventil gebildeten Bremssteuerorgan (5) zusammenwirkt..
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  12. 12. - Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , dass das Verbindungsteil (2) mit einem an einem zweiten Hebel (9) vorgesehenen Anschlag (8) zusammenwirkt, der an einer auf der Achse (11) des ersten Hebels (12) sitzenden Rolle (lo) drehbar gelagert ist, wobei die beiden Hebel (9, 12) an ihren beiden anderen Enden (9a, 12a) mittels eines elastischen Organs (13) miteinander verbunden sind.
  13. W 13„ - Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , dass der freie Hub des Kolbens oder der Membran (42) des Sicherheitsventils (41) höchstens dem Hub des auf den ersten Hebel (12) unter dem Einfluss des maximal zulässigen Steuerdrehmoments des Drehmoment-Motors einwirkenden elastischen Organs (13) gleich ist, so dass der vom Druckminderventil (5) ausgesteuerte Bremsmitteldruck, im Falle einer gleichseitigen Betätigung durch den Drehmoment-Motor und das Sicherheitsventil, begrenzt wird,
  14. 14. - Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Hebel (20) an einer auf die bewegliche Stange (4) des Druckminderventils (5) senkrecht stehenden Achse (21) angelenkt ist und mit einem zwischen dem ersten (12) und dem dritten Hebel (20) angeordneten Abstützteil (17) zusammenwirkt, das über ein Gestänge (19, 36, 37) längs des ersten (12) und dritten Hebels (20) unter dem Einfluss eines Kolbens oder einer Membran (38) verschiebbar ist, der auf der einen Seite (48) einem dem Fahrzeugbeladungszustand verhältnisgleicheji Druck und auf der anderen Seite der Wirkung einer Rückstellfeder (39) ausgesetzt ist.
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