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Vorrichtung zur Steuerung des veränderlichen Übersetzungsverhältnisses
im Bremsgestänge Die Erfindung bezieht sich auf derartige Bremsen für Fahrzeuge,
insbesondere Eisenbahnfahrzeuge:, bei denen das Übersetzungsverhältnis im Bremsgestänge
zwischen; Brems= kraftquelle (Bremszylinder) und Bremsgliedern (Bremsklötzen) zwecks
Anpassung der Bremskraft an die Belastung des: Fahrzeuges veränlde#rlich ist und
wo die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses durch Verschiebung des Stützpunktes
eines oder mehrerer der zum Bremsgestänge gehörenden Bremshebel erfolgt. Es isst
bekannt, zur selbsttätigen Verschiebung dieses Stützpunktes nach Maßgabe der Fahrzeugbelastung
von der Formveränderung einer Feder auszugehen, welche von der Fahrzeugbelastung
oder einem geeigneten Teil davon belastet wird. Bei der Verschiebung des Stützpunktes
muß der Umstand beachtet werden, daß das Übersetzungsverhältnis des Bremsgestänges
vom Verhältnis zwischen- den beiden Hebelarmen des Bremshebels abhängig ist, von
welchen der eine bei Verschiebung des Stützpunktes verlängert und der andere im
gleichen Maße verkürzt
wird. Daraus folgt, däß die Verschiebung
des Stützpunktes für gleich große Veränderungen des Übersetzungsverhältnisses, welche
gleich großen Vergrößerungen der Fahrzeugbelastung entsprechen, um so kleiner werden
muß, je höher das Übersetzungsverhältnis steigt. Dieser Umstand: ist z. B. in der
französischen Patentschrift 540 853 genannt, wo auch Mittel zur Erzeugung der erwünschten
Ungleichförmigkeit der Stützpunktverschiebung vorgeschlagen werden. Die dort und
auch später vorgeschlagenen Mittel zu diesem Zweck haben jedoch den Nachteil, daß
das Übertragungsgestänge zwischen der Feder und dem verschiebbanen Stützpunkt eine
Kulissenführung mit darin gleitendem Zapfen oder Kulissenstein oder ähnliche umständliche
Vorrichtungen umfassen muß, welche die Betriebssicherheit beeinträchtigen. Bei einer
Kulissenführung kann eine Vereisung oder Verschmutzung leicht zu Betriebsstörungen.
führen.
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Erfindungsgemäß wird die nachgestrebte Ungleichförmigkeit der Stützpunktverschiebung
unmittelbar durch geeignete Ano,rdn ung der Feder erzielt, so daß jede Vielteil.igkeit
in der Anordnung der Übertragungsglieder vermieden wird. Die Erfindung ist grundsätzlich
dadurch gekennzeichnet, daß die Feder und die Glieder zur Übertragung des diese
belastendenTeiles: der Fahrzeugbelastung derart ausgebildet und miteinander verbunden
sind, daß sie zusammen eine Federungseinrichtung von. mit der Belastung zunehmender
Steifheit bilden.
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Einige Ausführungsbeispiele dererfindungsgemäßen Vorrichtung werden,
in den Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigen Fig. 1, 2 und 3 schematisch in Seitenansicht,
Grundriß und- Ouersrhnitt ein Eisenbahnwagenuntergestell mit einer erfirndungs,gemäßenFederungseinrichtung
in Form einer halbelliptischen Blattfeder, welche von den Belastungsgliedern in,
der Längsrichtung gestreckt wird, Fig. .I, 5 und 6 in gleicher Weise eine Federungseinrichtung
in Florm eines Gelenkvierecks, das über die eine Diagonale von den Belastungsgliedern
gestreckt wird; während in der anderen, zur Streckrichtung senkrechten Diagonale
eine Sehraubendruckfeder eingespannt ist, Fig. 7 eine Federungsennirichtung mit
Schraubendruckfeder und diese belastendem hydraulischen Kolben, der als konischer
Wälzhautkolben mit bei zunehmendem Hub abnehmender wirksamer Kol,bendruckfläche
ausgebildet ist, Fig. 8 eine Federeinrichtung mit Schrauben,-druckfeder, auf welche
ein Anteil der Fahrzeugbelastung über einen Wälzhebel übertragen wird, der sich
auf ein Widerlager abrollt und dadurch sein Hebelarmverhältnis im Laufe der Federzusammendrückung
ändert.
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In den Zeichnungen bezeichnet i das Wagenuntergestel.l, an welchem
die Tragfedern 2 durch die Federgehänge 3 aufgehängt sind. An jedem Wagenende ist
das eine Federgehänge statt unmittelbar im entsprechenden Bock .a. des Wagenrahmens
an dem einen Arm eines im genannten Bock ,4 gelagerten zweiarmigen Hebels 5 aasgelenkt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. i bis 3 sind die beiden Hebel 5 als Winkelhebel
ausgebildet und durch eine zweiteilige Zugstange 6 miteinander verbünden. Zwischen.
den beiden Zugstangenteilen ist die Federungseinrichtung gemäß der Erfindung eingeschaltet.
Diese besteht nach Fig. i bis 3 aus einer an seinen Enden mit den beiden Zugstangenteilen
6 gelenkig verbundenen Blattfeder 7, welche im Grun,driß (FIig.2) eine halbelliptische
Form hat. Die Enden der Feder 7 sind an den beiden Zugstangenteilen und gleichzeitig
an den freien Enden, von im Wagenrahmen gelagerten Pendelgelenken 8 aasgelenkt.
Die Verschiebung des Bremsbebelstützpunktes erfolgt bei dieser Vorrichtung mach
Maßgabe der Durchbiegung dieser auf Streckung beanspruchten halbelliptischen Blattfeder
7. Bei gleicher Änderung der Wagenbelastung, d. h. bei gleicher Änderung des Zuges
in, der Stange 6, ist die Veränderung der Durchbiegung der Feder 7 um so geringer,
je größer die Wagenr belastung isst, so d'aß durch zweckmäßige prahl der Form und
Bemessung der Feder eine L ngleichförmigkeit der Verschiebung des Stützpunktes,
des Bremshebels im Ve@rhältnis zurr Änderung der Wagenbelastung erhalten wird,,
welche der Ungleichförmigkeit der Stützpunktverschiehung im Verhältnis zur Änderung
des Übersetzungsverhältnisses des Bremsgestänges entspricht,. wodurch ein konstantes
Verhältnis zwischen Wagenbelastung und Bremskraft erhalten wird. Zur Ableitung der
Durchbiegung der Feder 7 für die Stützpunktverschiebung ist in, der Mitte der Feder
7 ein Ohr 7a angebracht, an welchem der eine gabelförmig geteilte Arm eines zweiarmigen
Hebels 9 aasgelenkt ist. Der Hebel 9 ist in einer im Verhältnis zum Wagengestell
festen Stütze io gelagert, welche aus zwei vom einen Längsbalken des Wagenrahmens
senkrecht leerausstehenden Armen besteht, die auf der Oberseite als Gleitfläche
für den mittleren Teil der Feder 7 dienen. Das freie Ende des zweiarmigen Hebels
9 ist durch ein Gestänge i i mit dem verschiebbaren Stützpunkt 12 verbunden, der
im gezeigten Beispiel mit einem j besonderen Übersetzungshebel 13 zusammenwirkt,
der zwischen dem Bremszylinder iq.
und den üblichen Bremshebeln
i5 des Bremsgestänges eingeschaltet ist.
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Anschläge 16 und 17 sind vorgesehen, welche die Drehung der Winkelhebel
5 bzw. die Streckung der Feder 7 begrenzen.
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Die oben beschriebene, in Fig. i bis 3 dargestellte Vorrichtung wirkt
folgendermaßen: Wenn bei geringer Wagenbelastung diese um ein gewisses Maß erhöht
wird, so erfährt die Feder 7 eine verhältnismäßig große Formveränderung, welche
sich in einer verhältnis: mäßig großen Verschiebungsbewegung des Heb,ülstützpunktesi
12 auswirkt. Wenn bei stärker belastetem Wagen, also wenn die Feder 7 schon verhältnis
mäßig stärker ge streckt ist, die Wagenbelastung um. das gleiche Maß erhöht wird,
erfährt die Feder eine Formveränderung, welche im Verhältnis zur Änderung der Wagenbelastung
geringer ist als bei schwach. belastetem Wagen. Dabei wird die Verschiebung des.
Hebelstützpunktes 1-2 entsprechend geringer.
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Bei der in den Fig. 4 bis, 6 gezeigten Ausführungsform wird von einem
gleichartigen Übertragungsgestänge wie für Fig. i bis, 3 für die Ableitung der der
Wagenbelastung proportionalen Kraft ausgegangen. Diese Ausführungsform unterscheidet
sich vorn der in Fi.g. i bis, 3 dargestellten nur durch die Gestaltung der Federungseinrichtung.
Diese besteht aus einem. Gelenkviereck 18, das, in zwei diagonal entgegengesetzten
Ecken an den beiden Zugstangenteilen 6 anigelenkt ist, während zwischen den beiden
anderen diagonal entgegens.tehenden Ecken: eine Schraubenrdruckfeder 1g eingespannt
ist, welche bei Zugspannung zwischen den Zugstangenteilen 6 auf Druck quer zur Zugrichtung
beansprucht wird. Die Druckfeder ig ist mit ihren Enden in schalenförmigen Gliedern
eingefußt, welche mit an den betreffenden Ecken des Gelenkviereckes 18 angelenkten
Zapfern versehen sind. Der eine dieser Zapfen trägt eine außerhalb des Gelenkvierecks
ragende Verlängerung 2o, an welche das obere gabelförmige Ende des Hebels g angelenkt
ist.
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Bei zunehmender Wagenbelastung nimmt die Spannung im Gestänge 6 zu,
wodurch das Gelenkviereck 18 unter Zusammendrückung der Feder 1g langgezogen wird.
Je kleiner der Winkel zwischen je zwei an dien Zugstang enteilen 6 antigelenkten
Gelenken wird, um so geringer wird die auf die Feder wirkende Druckkomponente, wodurch
bei geringer Wagenbelastung eine bestimmte Vergrößerung derselben sich in einer
größeren Zusammendrückung der Feder ig auswirkt als bei größerer Wagenbelastung.
Die Übertrageng der Längenveränderung der Feder 19,
welche der Veränderung
der Durchbiegung der Blattfeder 7 nach Fig. i entspricht, erfolgt in derselben!
Weise wie in der vorbesch.riebenen Ausführungsform durch den Hebel g und die Stange
i i, wie: aus Fig. 6 hervorgeht.
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Bei der in Eig. 7 gezeigten Vorrichtung erfolgt die Übertragung der
von der Wagenbelastung abgeleiteten Kraft mit Hilfe eines Druckmittels. Zur Erzeugung
eines der Wagenbelastung proportionalen Druckes im Druckmittel wird eine an sich:
bekannte Druckdose 2.I mit durch eine Membran gedichtetem Kolben 22 verwendet, der
von. einer vom Federgehänge 2 durch das. Hebelgestänge 5, 23,24 abgeleiteten Kraft
belastet wird. Die Druckdose 2i steht durch eine Leitung 25 in Verbindung mit der
Druckkammer 26 im Gehäuse 27 eines an sich bekannten. Wälzhautkolbens 28, der in
bekannter Weise derart angeordnet isst, daß sich einte Verschiebung des Kolbens
28 unter Einwirkung des Druckes in der Druckkammer 26 in einer Verminderung der
wirksamen Druckfläche des Kolbens 28 auswirkt. Der Wälzhautkolbe:n 28 wird von einer
dem Druck in der Druckkammer 26 entgegenwirkenden Feder 29 belastet, deren Längenveränderung
im gleichförmigen Verhältnis zur Veränderung der sie belastenden Kraft steht. Da
der Kolben 28 als kegelfger Wälzhautkolben ausgebildet ist, nimmt die die Feder
29 belastende Kraft bei gleicher Veränderung des Druckes. im Druckmittel bei geringem
Druck, d. h. bei geringer Wagen, belastung, mehr zu als bei höherem Druck, d. h.
bei höherer Wagenbelastung. Die Bewegungen des. Kolbens 28 werden durch die Kolbenstange
30 und den, Hebel 31 auf die Stange 32 übertragen., welche den verschiebbaren
Hebelstützpunkt betätigt. Somit bilden der Wälzhautkolben 28 und die Feder 29 zusammen
einte Federungseinrichtung, deren. Steifheit mit der belastenden Kraft zunimmt.
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Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungsform umfaßt die Federungseinrichtung
eine Druckfeder 34 und einen. Wälzhebel 33, welcher an der Übertragung eines Anteiles
der Fahrzeugbelastung auf die Feder teilnimmt und sich dabei gegen ein Widerlager
43 ab,-rollt, so daß sein Hebelarmverhältnis sich. mit der Fahrzeugbelastung ändert,
und zwar derart, daß die -Federungseinrichtung eine mit steigender Fahrzeugbelastung
zunehmende Steifheit aufweist. Der Wälzhebel 33 und die Druckfeder 34 sind in einem
Gehäuse 36 angebracht, dessen, einer Teil als Zylinder 37 für einen Kolben 38 ausgebildet
ist. Der Kolben 38 wird auf der einen Seite von: der Kraft der Feder 34 beaufschlagt
und auf der anderen Seite von einem Stift 39 belastet, der am einen. Ende
des Wälzhebels 33 gelagert ist. Zur Übertragung der von der Wagenbelastung abgeleiteten.
Kraft auf den Wälzhebel 33 dient ein Winkelhebel 40, 44 dessen einer Arm 40
an
dein Wälzhebe133 an dessen denn Lagrungspunlct des Stiftes 39 entgegengesetzten
Ende angelenkt ist. Der `Wälzhebel 33 ist so ausgebildet, daß er eine auf der Verbindtingsebene
zwischen den Lagerungsachsen für d,en Stift 39 und für den Hebelarm ..o liegende
Wälzfläche .li aufweist, welche mit einen gewölbten Widerlager .i.3 zusammenwirkt.
Die Lagerungsa.clise des Winkelhebels .lo, .Ii im Gehäuse 36 ist im Verhältnis zum
Widerlager 43 derart angebracht, daß im Betrieb bei einer Zusaniinendrückung der
Feder eine möglichst geringe Reibung zwischen Widerlager d.3 und E'@-älzfläclre
q.ä entsteht.
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Bei zunehmender Belastung des Wagens wird der Arm 41 des Winkelhebels,
auf welchen die von der Wagenbelastung abgeleitete Irraft angreift, nach links geschwenkt.
Dabei wird das linke, mit dem Aren qo des Winkelhebels zusammengelenkte Ende des
Wälzhebels 33 nach oben geschwenkt, so daß infolge der Abstützung des Wälzlielbels
am Widerlager 43 das rechte Ende des Wälzhebels nach unten gedrückt wird.
Dabei verschiebt sich der Stützpunkt des Wälzhebels 33 durch Abrollen der Wälzfläche
d.2 gegen das Widerlager.I3 nach links; wodurch das Heb -elarmverhältnis des Wälzhebels
verändert wird. Je weiter der Heb°larm .Ii bei steigender Fahrzeugbelasttiiig nach
links geschwenkt wird und je weiter sich dadurch der Stützpunla des Wälzhebels auf
dem Widerlager d. nach links verschiebt, um so kleiner wird die Anderung der Zusaminendrüekung
der Fedei-34 bei gleicher Änderung der Fahrzeugbelastung. -Die Bewegung des verschiebbaren
Bremsliebelstützpunktes wird zlveclziiiäßig von der Bewegung des Armes .4i abgeleitet.
In der praktischen Ausführung wird der Kolben 38 z-,vecl-zinäßig gleichzeitig als
Flüssigk@eitsdämpfl;olben verwendet. Zu diesem Zweck ist der Zylinder- 3; und der
darüberliegende Teil d.:I mit Flüssigkeit gefüllt, und eine kleine Drosselöffnung
45 ist im Boden des Kolbens 38 vorgeseh.m. Um zu verhindern, daß sich Luft im Innern
des Kolbens 38 ansanilnelt, ist dessen Boden so ausgeführt, daß er von allen Seiten
gegen den Punkt ansteigt, an welchem die Drosselöffnung .15 angebracht ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben zu dei@;n Verdcutlichung beschriebenen
Ausführungbeispiele begrenzt; sondern es können auch andere Federungseinrichtungen
innerhalb des Scliutzh; t; iches @'erw@n:@lung fiedern, welche der im Patii:tanspruch
gestellten FOrderung entsprechen, --eine bei zun@hinender Belastung zunehlaend@
Steifheit attfzti«-"iseii. Somit könnte eine einem mit dir tt"
[email protected]°lastung gleichförmig
veränderliclmn Druck ausgesetzte S:@hrauhe idrttchfeder init ztiiieIiniender Wicklungssteigung
verwendet werden, deren wirksame Windungszahl bei zunehmender Zusammendrückung dadurch
abnimmt, daß sich die Windungen in mit der Zusammendrückung steigender Anzahl a.-@cinander
Ingen.