DE2333637A1

DE2333637A1 - Bremsvorrichtung

Info

Publication number: DE2333637A1
Application number: DE19732333637
Authority: DE
Inventors: Keith William Langley; Maurice Parfitt
Original assignee: Westinghouse Brake and Signal Co Ltd
Current assignee: Siemens Mobility Ltd
Priority date: 1972-07-04
Filing date: 1973-07-02
Publication date: 1974-01-24
Also published as: FR2236703A1; IT999636B; JPS4956311A; US3823984A; GB1425452A; CH574833A5; AU5703773A; AU469649B2; ES416587A1

Description

Dr. E. Wtopii DipL-lig. W. Μμιμ Dr. M. Rektor. WpWN. C Gmtanft

Pfttentanw&ite HambUTfl 50 - KdnJgetraße28 2333637

29, 6. 73

W.25858/73 12/Ön

Westinghouse Brake and Signal Company Limited London (England)

Bremsvorrichtung.

Die Erfindung bezieht sich auf Bremsvorrichtungen und insbesondere auf Bremsvorrichtungen mit einer druckmittelgesteuerten mechanischen Bremse und einer elektrischen Bremse*

Die vorliegende Erfindung schafft eine Bremsvorrichtung mit einer druckmittelgesteuerten mechanischen Bremse und mit einer elektrischen Bremse. Die Vorrichtung umfaßt eine Druckmittelquelle, ein Ausgangsventil, welches wirksam ist, von der Quelle einen Ausgangsdr-uck abzuleiten, der den Grad des Arbeitens der mechanischen Bremse steuert, eine Mehrzahl von auf Arbeitsmitteldruck ansprechenden Teilen, die mit dem Ventil arbeitsmäßig verbunden sind, um das Ventil in Übereinstimmung mit den Kräften, die an den genannten Teilen durch an sie angelegte Arbeitsmitteldrücke erzeugt sind, zu betätigen und auf diese Weise den Ausgangsdruck abzuleiten,, eine Mehrzahl von wahlweise

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erregbaren elektromagnetisch betätigten Ventilen, die in Übereinstimmung mit ihrem Erregungszustand wirksam sind, um Arbeitsmitteldruck an zugeordnete Teile der auf -Arbeitsmitteldruck ansprechenden Teile anzulegen und demgemäß das Ausgangsventil zu betätigen, einen V/andler, durch welchen ein elektrisches Eingangssignal, welches den Grad der Wirksamkeit der elektrischen Bremse anzeigt, zu einem Druckmittelausgangssignal umgewandelt wird, dessen Wert dem Wert des elektrischen Eingangssignals entspricht, und eine Einrichtung, um das Druckraxttelausgangssignal des Wandlers an den Stapel oder-die Mehrzahl von auf Arbeitsmitteldruck ansprechenden Teilen anzulegen, wobei das Ausgangssignal des Wandlers (wenn es vorhanden ist) auf diese Weise den Wert des Ausgangsdruckes des Ausgangsventils, der durch die wahlweise Erregung der elektromagnetisch betätigten Ventile abgeleitet ist, von dein Wert ändert, den er sonst haben würde.

Die Druckmittelquelle kann ein Hauptbehälter der Vorrichtung sein.

Das Ausgangsventil in Zuordnung zu der Mehrzahl von auf Arbeitsmitteldruck ansprechenden Teilen kann ein selbstüberlappendes Ventil darstellen (self-lapping).

Die Mehrzahl von auf Arbeitsmitteldruck ansprechenden Teilen kann ein Stapel von Membranen sein, die mechanisch miteinander und mit einem Verrbilglied des Ausgangsventils .verbunden sind.

Die Mehrzahl der auf Arbeitsmitteldruck ansprechenden Teile kann zwischen sich eine Mehrzahl von Kammern schaffen, an deren eine das Druckmittelausgangssignal des Wandlers angelegt wird, wobei an eine andere der Kammern der Ausgangsdruck und an jede der anderen Kammern der Arbeitsmitteldruck von einem entsprechenden Ventil der wahlweise erregbaren elektromagnetisch betätigten Ventile angelegt wird.

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Die wahlweise erregbaren elektromagnetisch betätigten Ventile.können ^flEin-Aus"-Ventile sein.

Der Wandler kann von einer Ausführung sein, wie er .in der deutschen Offenlegungsschrift P 22 08 932.3 beschrieben ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend an Hand der einzigen Figur der Zeichnung beispielsweise beschrieben.

Der in der Zeichnung dargestellte Teil der Bremsausrüstung dient zum Einbau in eine Eisenbahnbremsausrüstung derjenigen Art, die eine elektrische Bremsvorrichtung in Form einer dynamischen Bremsvorrichtung und eine elektropneuiuatische Bremsvorrichtung aufweist. Solche Ausrüstung ist an sich bekannt, und eine typische Ausrüstung ist die sogenannte "Westcode"-Bremsausrüstung, wie big beispielsweise beschrieben ist in Anhang 8 von "An Introduction to Railway Braking" von H.R. Broadbent, und im einzelnen in dem Papier mit dem Titel "Combined Air and Dynamic Braking Systems for Railway Vehicles, Particularly the New Lightweight Cars for the Toronto Transit Commission" von Dr. I.G. Moore, welches vor der Vereinigung von Lokomotivingenieuren am 16. Dezember 1963 präsentiert und in der Zeitung der Vereinigung als Papier Nr. 651 veröffentlicht wurde«,

Im Hinblick auf die Offenbarung in diesen Dokumenten diesex· nunmehr¹ bekannten Bremsausrüstung ist in der vorliegenden Beschreibung nur eine sehr allgemeine Beschreibung dieser Bremsausrüstung erforderlich.

Soweit es die vorliegende Erfindung betrifft, umfaßt die "Westcode"-Bremsausrüstung eine elektropneumatische Vorrichtung, die durch wahlweise Erregung in verschiedenen Kombinationen von Leitern gesteuert ist, die durch die Länge des Zuges gehen und die an jedem Fahrzeug des Zuges die ausgewählte Kombination von elektromagnetischen

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Ventilen erregen* deren pneumatische Ausgänge an eine Mehrzahl von verschieden großen Membranen angelegt werden, um ein selbstüberlappendes Ventil zu betätigen, um an diesem einen pneumatischen Druckausgang zu erzeugen, der an den Bremszylinder des Fahrzeuges angelegt wird, um über die elektropneumatische Bremsvorrichtung einen Grad an Bremsung hervorzurufen, der durch die Kombination der Erregung der Leiter bestimmt ist.

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Die "Westcode"-Bremsausrüstung findet besondere Anwendung an Eisenbahnfahrzeugen, die auf Strecken mit dichter Zugfolge laufen, so daß kurze Zeitabstände zwischen aufeinanderfolgenden Zügen vorhanden sind.

Solche Fahrzeuge tragen oftmals zusätzlich zu der von der "Westcode"-Bremsausrüstung gesteuerten mechanischen Bremse eine dynamische Bremse.

Die Erfindung bezieht sich auf das Problem des "Mischens" der Wirksamkeit der dynamischen Bremsvorrichtung mit derjenigen der elektropneumatisch gesteuerten mechanischen Bremse.

Es ist bekannt, daß die Wirksamkeit einer dynamischen Bremse mit der Geschwindigkeit des Fahrzeuges abnimmt und daß in einer Bremsvorrichtung, in welcher eine solche dynamische Bremse vorhanden ist, es erwünscht ist, daß Mittel vorgesehen sein sollten, die bewirken, daß die elektropneumatisch gesteuerte Bremse die Bremsung von der dynamischen Bremse übernimmt, wenn die Wirksamkeit der dynamischen Bremse nachläßt bzw. sehr klein wird.

Der in der Zeichnung dargestellte Teil der Bremsausrüstung umfaßt im wesentlichen zwei Einheiten. Die erste Einheit ist ein elektropneumatischer Wandler 1, und die zweite Einheit ist mit 2 bezeichnet.

Der elektropneumatisch^ Wandler 1 ist im wesentlichen der Ventilvorrichtung identisch, die in der deutschen Offenlegungsschrift P 22 08 932.3 beschrieben ist. Aus diesem Grunde erfolgt hier nur eine sehr allgemeine Beschreibung des Wandlers 1, wobei bei der Beschreibung die gleichen

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Bezugszeichen wie in der genannten Offenlegungsschrxft verwendet werden.

Die Eingangsöffnung 3 des Wandlers 1 ist über ■Leitungen 104 und 105·.mit dem nicht dargestellten üblichen Hauptbehälter oder Bremsrohr oder mit dem Notbehälter bzw. dem Notrohr der Bremsvorrichtung verbunden, so daß der Arbeitsmitteldruck in dem Hauptbehälter die Druckmittelquelle für den 'Wandler 1 darstellt. Von der Eingangsöffnung 3 kann das Druckmittel an einem Ventilelement 23 vorbei zu einer Kammer 22 strömen, von welcher es über einen Filter 19 in. eine Kammer 18 strömt. Von der Kammer 18 strömt das Druckmittel durch eine Leitung 13, die eine Drossel 14 enthält, zu einer Kammer 12, und aus der Kammer 12 strömt es durch eine Leitung 11 zu einer Auslaßöffnung 5·

In Abhängigkeit von dem Grad der Drosselung der Auslaßöffnung 5 durch eine Kugel 32, die in variablem Abstand von einem Ventilsitz 7 angeordnet werden kann, tritt an der Auslaßöffnung 5 vorhandenes Druckmittel in größerem oder kleinerem Ausmaß durch den Ventilsitz 7 hindurch aus. Als Ergebnis fällt der Druck in der Kammer auf einen Wert, der von dem Grad der Drosselung des Ventilsitzes 7 durch die Kugel 32 abhängt, und dieser Druck wird an eine Druckmittelausgangsöffnung 4 angelegt«

Die variable Drosselung an der Auslaßöffnung 5 durch die Kugel 52 hängt von der auf die Kugel 32 in Abwärtsrichtung ausgeübten Kraft ab, die ihrerseits von dem Wert eines elektrischen Eingangssignals abhängt, welches die Wirksamkeit der dynamischen Bremse anzeigt und welches über Leiter 58 an eine elektromagnetische Spule 55 angelegt wird.

Wie in der deutschen Offenlegungsschrxft P 22 08 932.3 beschrieben, hängt der Wert des an der Ausgangsöffnung 4 erscheinenden pneumatischen Ausgangsdrucks von dem Wert

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des an die Leiter 58 angelegten elektrischen Eingangssignals ab.

Die Einheit 2 enthält ein Stufenrelaisventil 106 und ■elektropneumatische Bremsmagnetventile 107 der "Westcode"-Bremsausrüstung.

Wie bei der "Westcode"-Bremsausrüstung sind die elektropneumatischen Bremsmagnetventile 107, von denen hier drei Ventile vorhanden sind, so angeordnet, daß sie über eine gemeinsame Leitung 108 und Einzelleitungen 109, 110 und 111 mit Druckmittel versorgt werden. Die Ventile 107 haben Auslaßöffnungen, die über Einzelleitungen 112, 113 und 114 mit einer Auslaßleitung 115 verbunden sind. Zusätzlich hat jedes Ventil 107 eine Austrittsöffnung 116, 117 bzw. 116.

In dem ötufenrelaisventil 106 befindet sich ein Stapel 119 von Membranen, die eine Reihe von Kammern 120,121, 123, 124, 125 und 126 schaffen. Die Kammer 120 ist über eine Leitung 127 mit der Atmosphäre verbunden. Die Kammer ist über eine Leitung 128 mit der Ausgangsöffnung 4 des Wandlers 1 verbunden. Die Kammer 123 ist über eine Leitung 129 mit der Austrittsöffnung 117 eines der Ventile. 107 verbunden. Die Kammex' 124 ist über eine Leitung mit der Austrittsöffnung 116 eines zweiten der Ventile verbunden. Die Kammer 125 ist über eine Leitung I3I mit der Austrittsöffnung 118 des dritten Ventils IO7 verbunden, und die Kammer 126 ist mit einer Leitung 132 verbunden.

Die Membranen des Stapels 119 sind mechanisch miteinander verbunden, und der Stapel ist mit einem Ventilglied 133 eines Ventils 134 verbunden, welches zusammen mit dem Membranstapel 119 ein selbstüberlappendes Ventil bzw. Doppelsitzventil darstellt.

Das Ventilglied 133 schafft an seinem unteren Ende einen Ventilsits 135, der mit einem Ventilverschlußglied 136 in Eingriff treten kann, das weiterhin mit einem

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ortsfesten Ventilsitz 137 in Eingriff treten kann, der den Ventilsitz 135 am unteren Ende des Ventilgliedes 133 umgibt. Das Ventilglied 133 ragt an seinem unteren Ende .in eine Kammer 138 an. der oberen Seite des Ventilverschlußgliedes 136 vor, und diese Kammer 138 steht auf der einen Seite über eine Leitung 139 mit der Leitung 132 und auf der anderen Seite über eine Leitung 140 mit dem pneumatischen Bremszylinder der nicht dargestellten mechanischen Bremse in Verbindung. Auf der anderen Seite des Ventilverschlußgliedes 136 befindet sich eine Kammer 141, die über eine Leitung 142 mit einer Druckmittelquelle in Verbindung steht. Das Ventilglied 133 weist eine Bohrung auf, die sich teilweise entlang der Länge des Ventilgliedes 133 erstreckt und die über eine Leitung 144 mit der Atmosphäre in Verbindung steht..Wenn der Wandler 1 an einer Seite der Einheit 2 angeordnet wird, arbeitet diese in der üblichen Weise der "Westcode"-Bremsausrüstung. Das heißt, daß durch wahlweise Erregung der Elektromagnetventile 107 den Ventilen 107- über die Leitung 108 zugeführtes Druckmittel denjenigen Kammern 123, 124 und 125 zugeführt wird, die denjenigen der Ventile 107 zugeordnet sind, deren Erregungszustand derart ist, daß ihre Einlaßöffnungen mit ihren Austrittsöffnungen verbunden sind. Auf diese Weise wird eine auf den Membranstapel 119 wirkende nach unten gerichtete Kraft in Abhängigkeit von den Erregungszuständen der Ventile 107 erzeugt. Diese nach unten gerichtete Kraft bewirkt, daß das Ventilglied 133 mit dem Ventilverschlußglied 136 in Eingriff tritt und demgemäß dieses außer Eingriff mit dem Ventilsitz 137 bewegt. Durch eine solche Betätigung des Ventils 134 gelangt die Kammer 141 mit der Kammer 138 in Verbindung, so daß pneumatischer Druck von der Quelle über die Leitung 142 zu der Kammer 138 strömen kann, von welcher er einerseits über die Leitung 140 zu dem Bremszylinder und andererseits über die Leitungen 139 und 132 zu der Kammer 126

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unter dem Membranstapel 119 strömt. Der Druck in der Kammer 126 erhöht sich daher, wobei diese Kammer von der Verbindung mit der Atmosphäre über die Leitung 144 durch den Eingriff des Ventilsitzes 135 nn.t dem Ventilverschlußglied 136 abgesperrt ist. Der Druck in der Kammer 126 fährt fort, zu steigen, bis die durch diesen zunehmenden Druck in der Kammer 126 erzeugte nach oben gerichtete Kraft die nach unten gerichtete Kraft ausgleicht, die durch das Ünterdrucksetzen der betreffenden Kammer oder Kammern 123, 124, 125 erzeugt ist. Schließlich wird ein Kraftausgleich in dem Membranstapel 119 erreicht, so daß das Ventilglied 133 nach oben zurückkehrt und dadurch das Ventilvei*schlußglied 135 niit dem Ventilsitz 137 wiederum in Eingriff treten kann. Zu diesem Zeitpunkt wird weitere Zufuhr von Druckmittel zu der Kammer 126 und dem Bremszylinder abgesperrt, und der Druck in dem Bremszylinder und in der Kammer 126 ist durch den ausgewählten Erregungszustand der Ventile 107 bestimmt. Es ist ersichtlich, daß irgendeine Änderung im Erregungszustand der Ventile eine entsprechende Änderung im Ünterdrucksetzen der Kammern 123» 124, 125 und daher eine entsprechende Änderung des Unterdrucksetzens des Bremszylinders und der Kammer 126 hervorruft.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf ein Arbeiten der Vorrichtung ohne Wirksamsein der dynamischen Bremse.

Wenn jedoch die dynamische Bremse wirksam ist, wird ein elektrisches Signal an die ^Leiter 58 angelegt, und der Wert des Signals ist von dem Grad der Wirksamkeit der dynamischen Bremse abhängig, und der Wert des an der Ausgangsöffnung 4 des Wandlers 1 erscheinenden Arbeitsmitteldrucks hat in ähnlicher Weise einen Wert, der von dem Grad dieser Wirksamkeit der dynamischen Bremse abhängig ist. Dieser Druck wird gemäß vorstehender Beschreibung über eine Leitung 128 an die Kammer 121 angelegt. Der in

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dieser Kammer 121 auftretende Druck wird an die oberen beiden Membranen in dem Stapel 119 angelegt, da jedoch die oberste Membran einen größeren Durchmesser als die .nächst niedrigere Membran hat, erzeugt das Auftreten von Druck in der Kammer 121 eine resultierende nach oben gerichtete Kraft, die auf den Stapel 119 wirkt. Diese resultierende nach oben gerichtete Kraft, deren Wert wiederum von dem Grad der Wirksamkeit der dynamischen Bremse abhängig ist, vermindert die auf den Stapel 119"wirkende nach unten gerichtete Kraft, die durch die Drücke erzeugt ist, die in den Kammern 123, 124 und 125 in Abhängigkeit von einem ausgewählten Erregungszustand der Ventile 107 herrschen. Demgemäß wird das Ventil 134 so eingestellt, daß es einen Ausgangsdruck liefert, der einen Wert hat, der kleiner als der Wert ist, der vorhanden sein würde, wenn die dynamische Bremse nicht v/irksam wäre. Tatsächlich wird dieser Druck in einem Ausmaß verringert, welches von dem Grad der Wirksamkeit der dynamischen Bremse abhängig ist. Demgemäß wird die Wirksamkeit der mechanischen Bremse in einem Ausmaß in Abhängigkeit von dem Grad der Wirksamkeit der dynamischen Bremse verringert.

Da die Wirksamkeit der dynamischen Bremse mit Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit abnimmt, nimmt der Ausgangsdruck an der öffnung 4 des Wandlers 1 in ähnlicher Weise ab, genauso wie der Druck in der hammer 121. "Wenn der Druck in der Kammer 121 fällt, wird die resultierende nach oben gerichtete Kraft, die er erzeugt und die auf den Stapel 119 ausgeübt wird, derart verringert, daß der Ausgangsdruck des Ventils 134 entsprechend erhöht wird, da sich ein Kraftgleichgewicht in dem Stapel 119 einzustellen sucht. Es ist somit ersichtlich, daß wenn die Wirksamkeit der dynamischen Bremse nachläßt oder aufhört , dieser Verlust an Gesamtbremswirkung durch erhöhte

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Wirksamkeit der mechanischen Bremse ausgeglichen wird. Es ist ersichtlich, daß dies auftritt unabhängig davon, welcher Grad an mechanischer Bremsung durch den ausge-.wählten Erregungszustand der Ventile 107 gefordert wurde.

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Claims

.Patentansprüche

1i Bremsvorrichtung mit einer druckmittelgesteuerten mechanischen Bremse und einer elektrischen Bremse, gekennzeichnet durch eine Druckmittelquelle, ein Ausgangsventil (13^)» welches von der Druckmittelquelle einen Ausgangsdruck ableitet, der den Grad des Arbeitens der mechanischen Bremse steuert, eine Mehrzahl von auf Arbeitsmitteidruck ansprechenden Teilen, die mit dem Ventil (134-) arbeitsmäßig verbunden sind, um das Ventil in Übereinstimmung mit den Kräften, die an den Teilen durch an sie angelegte Arbeitsmitteldrücke erzeugt sind, zu betätigen und auf diese Weise den Ausgangsdruck abzuleiten, eine Mehrzahl von wahlweise erregbaren elektromagnetisch betätigten Ventilen (107), die in Übereinstimmung mit ihrem Erregungszustand wirksam sind, um Arbeitsmitteldruck an zugeordnete Teile der auf Arbeitsmitteldruck ansprechenden Teile entsprechend anzulegen, um das Ausgangsventil zu betätigen, einen Wandler (1), durch welchen ein elektrisches Eingangssignal, welches den Grad der Wirksamkeit der elektrischen Bremse anzeigt, zu einem Drackmittelausgangssignal umgewandelt_:wird, dessen Wert dem Wert des elektrischen Eingangssignals entspricht, und eine Einrichtung zum Anlegen des Druckmittelausgangssignals des Wandlers an den Stapel der auf Arbeitsmitteldruck ansprechenden Teile, so daß das Ausgangösignal des Wandlers, wenn es vorhanden ist, den V/ert des Ausgangsdrucks des Ausgangsventils, der durch die wahlweise Erregung der elektromagnetisch betätigten Ven ld Ie

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abgeleitet ist, von dem Wert ändert, den er sonst haben würde.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dru'ckmittelquelle ein Hauptbehälter der Vorrichtung ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsventil (134), welches der Mehrzahl von auf Arbeitsmitteldruck ansprechenden Teilen zugeordnet ist, ein selbstüberlappendes Ventil
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von auf Arbeitsmitteldruck ansprechenden Teilen einen Membranstapel (119) aufweist, dessen Membranen mechanisch miteinander und mit einem Ventilglied des Ausgangsventils (134·) verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der auf Arbeitsmitteldruck ansprechenden Membranen zwischen sich eine Mehrzahl von Kammern (120, 121, 123, 124, 125, 126) schaffen kann, an deren eine das Druckmittelausgangssignal des Wandlers (1) angelegt wird, an eine andere Kammer der Ausgangsdruck angelegt wird und an jede der anderen Kammern Arbeitsmitteldruck von einem entsprechenden Ventil der wahlweise erregbaren elektromagnetisch betätigten Ventile (107) angelegt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die "wahlweise erregbaren elektromagnetisch betätigten Ventile ^HEin-Ausⁿ-Ventile sind«
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (1) folgendes umfaßt: eine Ventileinrichtung mit einer ersten Einrichtung, von der ein Teil über einen Betriebsbereich bewegbar ist, und zwar bei Änderung eines angelegten Signals, eine Dämpfungseinrichtung, die beim Arbeiten der Ventileinrichtung wirksam ist, um die Schwingbewegung des genannten Teiles

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auf einen relativ kleinen Anteil des Bereiches seiner Arbeitsbewegung zu dämpfen, eine Federeinrichtung, an die die Bewegung des genannten Teiles angelegt werden kann und die wirksam ist, diese Bewegung in eine Ausgangskraft zu übersetzen, deren Wert sich mit der Bewegung ändert, und ein Yentilverschlußglied, welches über einen Bereich seiner Arbeitsbewegung relativ'zu einem Ventilsitz variabel bewegbar ist, um das Austreten von Arbeitsmittel aus dem Ventilsitz zu drosseln, und an welches die Pedereinrichtung die Ausgangskraft anlegt, um gegen die Kraft zu wirken, die auf das Ventilverschlußglied entgegengesetzt dazu durch den Druck des austretenden Arbeitsmittels ausgeübt wird, wobei der Bereich der Arbeitsbewegung des Vehtilverschlußgliedes im Vergleich zu dem Bereich der Arbeitsbewegung des genannten Teiles der genannten ersten Einrichtung relativ klein ist.

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ORIGINAL INSPECTED