Vorrichtung zur Steuerung des veränderlichen Übersetzungsverhältnisses bei Fahrzeugbremsen nach Massgabe der Fahrzeugbelastung. Die Erfindung bezieht sich auf derartige Bremsen für Fahrzeuge, insbesondere Eisen bahnfahrzeuge, bei denen das Übersetzungs verhältnis im Bremsgestänge zwecks Anpas sung der Bremskraft an die Belastung des Fahrzeuges veränderlich ist, und wo die Ver änderung des Übersetzungsverhältnisses durch Verschiebung des Stützpunktes eines oder mehrerer der zum Bremsgestänge gehörenden Bremshebel erfolgt.
Es ist bekannt, zur selbsttätigen Verschiebung dieses Stütz- punktes nach Massgabe der Fahrzeugbela stung von der Formveränderung einer Feder auszugehen, welche von der Fahrzeug belastung oder einem geeigneten Teil davon belastet wird. Die Verschiebung des Stütz punktes für gleich grosse Veränderungen des Übersetzungsverhältnisses, welche gleich gro ssen Vergrösserungen der Fahrzeugbelastung entsprechen, muss bekanntlich um so kleiner werden, je höher das Übersetzungsverhält nis steigt. Dieser Umstand ist zum Beispiel in der französischen Patentschrift Nr. 540853 genannt, wo auch Mittel zur Erzeugung der erwünschten Ungleichförmigkeit der Stütz punktverschiebung vorgeschlagen werden.
Die dort und auch später vorgeschlagenen Mittel zu diesem Zwecke haben jedoch den Nach teil, dass das Übertragungsgestänge zwischen der Feder und dem verschiebbaren Stütz punkt eine Kulissenführung mit darin glei tendem Zapfen oder Kulissenstein oder ähn liche umständliche Vorrichtungen umfassen muss, welche die Betriebssicherheit beein trächtigen. Bei einer Kulissenführung kann eine Vereisung oder Verschmutzung leicht zu Betriebsstörungen führen.
Erfindungsgemäss wird die nachgestrebte Ungleichförmigkeit der Stützpunktverschie bung unmittelbar durch eine geeignete Feder einrichtung erzielt. Die Vorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die zur Stützpunktverschiebung erforderliche Bewegung von einer nach Massgabe der Fahr- zeugbelastung belasteten Federungseinrich tung abgeleitet wird, welche eine mit steigen der Fahrzeugbelastung immer kleiner wer dende Formänderung pro Tonne Belastungs erhöhung aufweist.
Einige Ausführungsbeispiele der erfin dungsgemässen Vorrichtung werden auf den Zeichnungen veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1, 2 und 3 schematisch in Seiten ansicht, Grundruss und Querschnitt ein Ei senbahnwagen-Untergestell mit einer erfin dungsgemässen Federungseinrichtung in Form einer bogenförmigen Blattfeder, welche von den Belastungsgliedern in der Längsrichtung gestreckt wird, Fig. 4, 5 und 6 in gleicher Weise eine Federungseinrichtung in Form eines Gelenk- viereckes, das über die eine Diagonale von den Belastungsgliedern gestreckt wird, während in der andern, zur Streckrichtung senkrechten Diagonale eine Schraubendruckfeder einge spannt ist, Fig.
7 eine Federungseinrichtung mit Schraubendruckfeder und diese belastendem hydraulischem Kolben, der als konischer Wälzhautkolben mit bei zunehmendem Hub abnehmender wirksamer Kolbendruckfläche ausgebildet ist, Fig. 8 eine Federeinrichtung mit Schrau bendruckfeder, 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.
Auf den Zeichnungen bezeichnet 1 das Wagenuntergestell, an welchem die Trag federn 2 durch die Federgehänge 3 aufge hängt sind. An jedem Wagenende ist das eine Federgehänge statt unmittelbar im ent sprechenden Bock 4 des Wagenrahmens an dem einen Arm eines im genannten Bock 4 gelagerten zweiarmigen Hebels 5 angelenkt. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 bis 3 sind die beiden Hebel 5 als Winkelhebel aus gebildet und durch eine zweiteilige Zug stange 6 miteinander verbunden. Zwischen den beiden Zugstangenteilen ist eine bei spielsweise Federungseinrichtung gemäss der Erfindung eingeschaltet. Diese besteht nach Fig. 1 bis 3 aus einer an ihren Enden mit den beiden Zugstangenteilen 6 gelenkig ver bundenen bogenförmigen Blattfeder 7.
Die Enden der Feder 7 sind an den beiden Zug stangenteilen und gleichzeitig an den freien Enden von im Wagenrahmen gelagerten Pen delgelenken 8 angelenkt. Die Verschiebung des Bremshebelstützpunktes erfolgt bei dieser Vorrichtung nach Massgabe der Durchbiegung dieser auf Streckung beanspruchten Blatt feder 7.
Bei gleicher Änderung der Wagen belastung, das heisst bei gleicher Änderung des Zuges in der Stange 6, ist die Verände rung der Durchbiegung der Feder 7 um so geringer, je grösser die Wagenbelastung ist, so dass durch. zweckmässige Wahl der Form und Bemessung der Feder eine Ungleich förmigkeit der Verschiebung des Stützpunk tes des Bremshebels im Verhältnis zur Än derung der Wagenbelastung erhalten wird, welche der Ungleichförmigkeit der Stütz punktverschiebung im Verhältnis zur Ände rung des Übersetzungsverhältnisses des Bremsgestänges entspricht, wodurch ein kon stantes Verhältnis zwischen Wagenbelastung und Bremskraft erhalten wird.
Zur Ableitung der Durchbiegung der Feder 7 für die Stütz punktverschiebung ist in der Mitte der Feder 7 ein Ohr 7 a. angebracht, an welchem der eine, gabelförmig geteilte Arm eines zwei armigen Hebels 9 angelenkt ist. Der Hebel 9 ist in einer im Verhältnis zum Wagen gestell festen Stütze 10 gelagert, welche aus zwei vom einen Längsbalken des Wa@--en- rahmens senkrecht herausstehenden Armen besteht, die auf der Oberseite als CTleitfläehe für den mittleren Teil der Feder 7 dienen.
Das freie Ende des zweiarmigen Hebels 9 ist durch ein Gestänge 11 mit: dem verschieb baren Stützpunkt 12 verbunden, der im ge zeigten Beispiel mit einem besonderen t_Tber- setzungshebel 13 zusammen wirkt. der zwi schen denn Bremszylinder 14 und den üb lichen Bremshebeln<B>1,5</B> des Bremsgestänges eingeschaltet ist. Anschläge 16 und 17 sind vorgesehen, welche die Drehung der Winkelhebel 5 bezw. die Streckung der Feder 7 begrenzen.
Die oben beschriebene, in Fig. 1 bis 3 dar gestellte Vorrichtung wirkt folgendermassen: Wenn bei geringer Wagenbelastung diese um ein gewisses Mass erhöht wird, so erfährt die Feder 7 eine verhältnismässig grosse Form veränderung, welche sich in einer verhältnis mässig grossen Verschiebungsbewegung des Hebelstützpunktes 12 auswirkt. Wenn bei stärker belastetem Wagen, also wenn die Feder 7 schon verhältnismässig stärker ge streckt ist, die Wagenbelastung um das gleiche Mass erhöht wird, erfährt die Feder eine Formveränderung, welche im Verhält nis zur Änderung der Wagenbelastung ge ringer ist als bei schwach belastetem Wagen. Dabei wird die Verschiebung des Hebelstütz punktes 12 entsprechend geringer.
Bei der in den Fig. 4 bis 6 gezeigten Ausführungsform wird von einem gleich artigen Übertragungsgestänge wie in Fig. 1 bis 3 für die Ableitung der der Wagen belastung proportionalen Kraft ausgegangen. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 bis 3 dargestellten nur durch die Gestaltung der Federungseinrich tung. Diese besteht aus einem Gelenkviereck 18, das in zwei diagonal entgegengesetzten Ecken an den beiden Zugstangenteilen 6 an gelenkt ist, während zwischen den beiden andern diagonal entgegenstehenden Ecken eine Schraubendruckfeder 19 eingespannt ist, welche bei Zugspannung zwischen den Zug stangenteilen 6 auf Druck quer zur Zug richtung beansprucht wird.
Die Druckfeder 19 ist mit ihren Enden in schalenförmigen Gliedern eingefasst, welche mit an den betref fenden Ecken des Gelenkviereckes 18 ange lenkten Zapfen versehen sind. Der eine die ser Zapfen trägt eine ausserhalb des Gelenk- viereckes ragende Verlängerung 20, an welche das obere gabelförmige Ende des Hebels 9 angelenkt ist.
Bei zunehmender Wagenbelastung nimmt die Spannung im Gestänge 6 zu, wodurch das Gelenkviereck 18 unter Zusammendrückung der Feder 19 langgezogen wird. Je kleiner der Winkel zwischen je zwei an den Zug stangenteilen 6 angelenkten Gelenken wird, um so geringer wird die Vergrösserung der auf die Feder wirkenden Druckkomponente für eine gegebene Vergrösserung der Zug kraft in der Zugstange 6, wodurch bei ge ringer Wagenbelastung eine bestimmte Ver grösserung derselben sich in einer grösseren Zusammendrückung der Feder 19 auswirkt als bei grösserer Wagenbelastung.
Die Über tragung der Längenveränderung der Feder 19, welche der Veränderung der Durchbie- gung der Blattfeder 7 nach Fig. 1 entspricht, erfolgt in derselben Weise wie in der vor beschriebenen Ausführungsform durch den Hebel 9 und die Stange 11., wie aus Fig. 6 hervorgeht.
Es ist möglich, anstatt des vollständigen Gelenkviereckes 18 nur die eine Hälfte davon zu benutzen, so dass die Federungseinrich tung aus zwei in Reihe nacheinander geschal teten; auf Zug beanspruchten Gelenkteilen und einer im Mittelpunkt und quer zur Zug richtung wirkenden Feder besteht.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung erfolgt die Übertragung der von der Wagen belastung abgeleiteten Kraft mit Hilfe eines Druckmittels. Zur Erzeugung eines der Wa genbelastung proportionalen Druckes im Druckmittel wird eine an sich bekannte Druckdose 21 mit durch eine Membran ge dichtetem Kolben 22 verwendet, der von einer vom Federgehänge 2 durch das Hebel gestänge 5, 23, 24 abgeleiteten Kraft be lastet wird.
Die Druckdose 21 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 ausgebildet ist, dass sich eine Verschiebung des Kolbens 28 unter Einwirkung des Druckes in der Druckkam mer 26 in einer Verminderung der wirksamen Druckfläche des Kolbens 28 auswirkt. Der Wälzhautkolben 28 wird von einer dem Druck in der Druckkammer 26 entgegenwir kenden Feder 29 belastet, deren Längenver änderung im gleichförmigen Verhältnis zur Veränderung der sie belastenden Kraft. steht.
Da der Kolben 28 als kegeliger Wälzhaut- kolben ausgebildet ist, nimmt die die Feder 29 belastende Kraft bei gleicher Veränderung des Druckes im Druckmittel bei geringem Druck, das heisst bei geringer Wagenbela stung mehr zu als bei höherem Druck, das heisst bei höherer 'Wagenbelastung. Die Be wegungen des Kolbens 28 werden durch die Kolbenstange 30 und den Hebel 31 auf die Stange 32 übertragen, welche den verschieb baren Hebelstützpunkt betätigt. Somit bil den der Wälzhautkolben 28 und die Feder 29 zusammen eine Federungseinrichtung, deren Steifheit mit der belastenden Kraft zunimmt.
Bei der in Fig. 8 gezeigten Ausführungs form umfasst die Federungseinrichtung eine Druckfeder 34 und einen Wälzhebel 33, wel cher an der Übertragung eines Anteils 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 immer kleiner werdende Formänderung pro Tonne Belastungserhöhung aufweist. Der Wälz- hebel 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 andern Seite von einem Stift 39 be lastet, 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 bis 41, dessen einer Arm 40 an dem Wälzhebel 33 an dessen dem Lagerungspunkte des Stif tes 39 entgegengesetzten Ende angelenkt ist und dessen anderer Arm 41 von einem An teil der Wagenbelastung beeinflusst wird, zum Beispiel durch das in Fig. 1 gezeigte Ge stänge 5, 6. Der verschiebbare Bremshebel stützpunkt wird zweckmässig ebenfalls mit dem Arm 41 verbunden.
Der Wälzhebel 33 ist so ausgebildet, dass er eine mindestens an genähert in der Verbindungsebene zwischen den Lagerungsachsen für den Stift 39 und für den Hebelarm 40 liegende Wälzfläche 42 aufweist, welche mit einem gewölbten Wi derlager 43 zusammenwirkt. Die Lagerungs achse des Winkelhebels 40-41 im Gehäuse 36 ist im Verhältnis zum Widerlager 43 der art angebracht, dass in z Betriebe bei einer Zu- sammendrückung der Feder eine möglichst geringe Reibung zwischen Widerlager 43 und Wälzfläche 42 entsteht.
Bei zunehmender Belastung des Wagens wird der Arm 41 des Winkelhebels, auf wel chen die von der Wagenbelastung abgeleitete Kraft angreift, nach links geschwenkt. Dabei wird das linke, mit dem Arm 40 des Win kelhebels zusammengelenkte Ende des Wälz- hebels 33 nach oben geschwenkt, so dass in folge der Abstützung des Wälzhebels am Widerlager 43 das rechte Ende des Wälz hebels nach unten gedrückt wird. Dabei ver schiebt sich der Stützpunkt des Wälzhebels 33 durch. Abrollen der Wälzfläche 42 gegen das Widerlager 43 nach links, wodurch das Hebelarmverhältnis des Wälzhebels ver ändert wird.
Je weiter der Hebelarm 41 bei steigender Fahrzeugbelastung nach links ge schwenkt wird und je weiter sich dadurch der Stützpunkt des Wälzhebels auf dem Wi derlager 43 nach links verschiebt, um so kleiner wird die Änderung der Zusammen- drüchung der Feder 34 pro Tonne Erhöhung der Fahrzeugbelastung. In der praktischen Ausführung -wird der Kolben 38 zweck mässig gleichzeitig als Flüssigkeitsdämpf- kolben verwendet. Zu diesem Zwecke ist der Zylinder 37 und der darüberliegende Teil 44 mit Flüssibkeit gefüllt und eine kleine Drosselöffnung =15 ist im Boden des Kol bens 38 vorgesehen.
Uni zu verhindern, dass sich Luft im Innern des Kolbens 38 ansam rnelt, ist dessen Boden so ausgeführt, dass er von allen Seiten geben den Punkt ansteigt, an welchem die Dros.selöffnun- 45 ange bracht ist.
Die Erfindung ist nicht auf die oben zu deren Verdeutlichung beschriebenen Ausfüh rungsbeispiele begrenzt, sondern es können auch andere Federungseinrichtungen inner- halb des Schutzbereiches Verwendung fin den, welche den im Patentanspruch gestell ten Forderungen entsprechen. So könnte auch eine einem mit- der Wagenbelastung gleich förmig veränderlichen Druck ausgesetzte Schraubendruckfeder mit zunehmender Wick lungssteigung verwendet werden, deren wirksame Windungszahl bei zunehmender Zusammendrückung dadurch abnimmt, dass sich die Windungen in mit der Zusammen- drückung steigender Anzahl aneinanderlegen.