Hydraulische Handbremseinrichtung an Fahrzeugen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Handbremseinrichtung an Fahrzeugen, z. B. an Schienenfahrzeugen, sowie auf eine besondere Verwendung dieser Handbremseinrichtung als Ge stängesteller und Rückstellvorrichtung.
Gemäss den gesetzlichen Vorschriften der mei sten Länder müssen z. B. Triebfahrzeuge mit zwei voneinander unabhängigen Bremseinrichtungen ver sehen werden, von welchen eine von Hand betätigbar sein muss. Letztere bietet eine Anzahl von Problemen, die bisher nicht befriedigend gelöst werden konnten. Die mechanische Übertragung der Bremskraft vom Handrad zu den Bremsklötzen verursacht schwierige Konstruktionsprobleme, weil das entsprechende Ge stänge im Wagenkasten zu in bezug auf ihn beweg lichen Drehgestellen geführt werden muss. Diese He bel und Stangen binden ferner eine unerwünschte Lärmquelle.
Unter Umständen können sogar die ge setzlichen Vorschriften über die Anzahl der ab zubremsenden Achsen nicht vollumfänglich erfüllt werden. Diese Schwierigkeiten können nicht ohne weiteres durch die Verwendung einer hydraulischen Steuerung beseitigt werden. Mittels der Handbrems einrichtung muss nämlich ein Wagen beliebig lange Zeit im Stillstand festgehalten werden können, auch auf einem Gefälle. Für solche Fälle eignen sich die bisher bekannten hydraulischen Handbremseinrich tungen nicht, weil die kleinsten Ölverluste im Laufe der Zeit einen Druckabfall verursachen, wodurch die Bremskraft abnimmt.
Ein im Gefälle festgehaltenes Fahrzeug könnte dann zu schweren Unfällen Anlass geben.
Die erfindungsgemässe hydraulische Handbrems einrichtung erlaubt diese Nachteile dadurch zu be heben, dass das Gestänge der Bremsklötze einerseits an einem beim Bremsen festen Punkt und anderseits an dem Ende einer mit einer Verzahnung versehenen Kolbenstange befestigt ist, welche Kolbenstange an einem in einem hydraulischen Bremszylinder ver schiebbar angeordneten Kolben angebracht ist und mit einer Klinke in mechanischer Wirkungsverbin dung steht, wobei die Druckmittelzufuhr zum hy draulischen Bremszylinder vom Handbetätigungs organ der Bremseinrichtung aus gesteuert wird, das Ganze derart, dass die angezogene Bremseinrichtung durch die Klinke mechanisch verriegelt bleibt.
Da durch entfallen die üblichen Bremsgestänge gänzlich.
Bei den meisten Schienenfahrzeugen sind Einrich tungen vorgesehen, die die Abnützung der Brems klötze oder -beläge durch Nachstellen des Brems klotzspieles kompensieren. Dies erfolgte bisher me chanisch. Beim Ersetzen der abgenützten Klötze müs sen die Gestängesteller von Hand in die Ausgangs lage zurückgebracht werden. Aus diesem Grund müs sen diese Elemente leicht zugänglich sein, damit die ses Zurückstellen nicht allzusehr erschwert wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung der hydraulischen Handbremseinrichtung an einem mit einer zweiten Bremseinrichtung versehenen Fahrzeug als Gestängesteller und als Rückstellvorrichtung. Dies wird erfindungsgemäss derart verwirklicht, dass der Kolben eines hydraulischen Steuerzylinders der ersten Bremseinrichtung vom Kolben der zweiten Brems einrichtung um einen der Bremsklotzabnützung ent sprechenden Betrag mitnehmbar ist, wodurch beim Lösen dieser zweiten Bremseinrichtung die Kolben stange der Handbremseinrichtung, deren Ende als Festpunkt für das Bremsklotzgestänge bei Betätigung der zweiten Bremseinrichtung dient,
um :einen dieser Abnützung entsprechenden Betrag verstellt und wie der durch die genannte Klinke verriegelt wird, wo bei Mittel vorgesehen sind, um bei Entriegelung der Kolbenstange eine selbsttätige Rückstellung des Bremsklotzgestänges zu gewährleisten. In der beiliegenden Zeichnung sind drei Aus führungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sche matisch dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 eine Handbremseinrichtung im Ruhe zustand, Fig. 2 diese Handbremseinrichtung im angezo genen Zustand, Fig. 3 diese Handbremseinrichtung im gelösten Zustand, Fig. 4 eine Handbremseinrichtung als Gestänge steller und Fig. 5 eine weitere Variante.
In Fig. 1-3 bezeichnet 1 ein Fahrzeugrad, das mittels zweier Bremsklötze 2, 3 gebremst wird. Diese Bremsklötze 2, 3 sind je an einem vertikalen Lenker 4 bzw. 5 schwenkbar gelagert. Der Lenker 4 ist an einem Fixpunkt 6 angelenkt, wobei sein unteres Ende mittels einer Stange 7 mit dem unteren Ende des Len kers 5 verbunden ist. Das obere Ende des Lenkers 5 ist im Punkt 8 an dem freien Ende einer Kolben stange 9 aasgelenkt.
Diese Kolbenstange 9 ist an einem im Bremszylin der 10 verschiebbar angeordneten Kolben 11 befestigt. Sie weist eine mit einer Klinke 12 zusammenwirkende Verzahnung 13 auf. Diese Klinke 12 .ist mit der Kol benstange 14 eines in einem Verriegelungszylinder 15 verschiebbar angeordneten Kolbens 16 verbunden. Der Kolben 16 könnte ebenfalls als Ringkolben aus gebildet und koaxial zur Stange 9 angeordnet werden. Man könnte auch die Verzahnung 13 als Gewinde ausbilden, in welchem Falle eine zusätzliche Verstell möglichkeit, z. B. bei Versagen des hydraulischen Sy stems, gegeben ist.
Im Bremszylinder 10 ist ein ringförmiger An schlag 17 vorgesehen, gegen welchen sich eine Druck feder 18 stützt, deren anderes Ende an dem Kolben 11 anliegt. Der Boden -des Bremszylinders 10 ist von einer Seite eines Körpers 19 gebildet.
In ,diesem Kör per 19 ist eine Bohrung als Teil eines Raumes 20 vor gesehen, der über ein Ventil 21 mit dem Bremszylin- der 10 verbunden ist. Ferner ist in der Bohrung ein Steuerkolben 22 verschiebbar angeordnet, dessen rechtes Ende (Fig. 1-3) in eine Kammer 23 des Körpers 19 hineinragt und mit einer diese Kammer 23 unterteilenden Membrane 24 starr verbunden ist. An den Raum 20 ist ein Kanal 25 angeschlossen.
Der Steuerkolben 22 weist eine Öffnung 26 auf, die sich bei Verschiebung dieses Kolbens 22 nach links mit dem Kanal 25 deckt. Die Kammer 23 könnte aber auch als Zylinderbohrung ausgebildet werden, in wel chem Falle der rechte Endteil des Steuerkolbens 22 einen entsprechend dimensionierten Kolbenkopf auf weisen würde.
Der Kanal 25 ist an einer Leitung 27 angeschlos sen, die ihn mit einem Handbremszylinder 28 verbin det. Die Leitung 27 weist einen Zweig 29 mit einem Rückschlagventil 30 und einen Zweig 31 ohne Rück schlagventil auf. Der Handbremszylinder 28 ist über eine Leitung 32 mit dem Ölsumpf 33 der Einrichtung verbunden. Im Handbremszylinder 28 ist ein Kolben 34 verschiebbar angeordnet. Der Einfachheit der Darstellung halber sind als Verstellmittel eine Spindel 35 und Kegelräder 36 dargestellt. In Wirklichkeit ist die Verbindung der Spindel mit dem Kolben 34 voll kommen dicht. Die Kegelräder 36 werden mittels einer Achse 37 und eines Handrades 38 verdreht.
Das obere Ende des Handbremszylinders 28 ist über eine Leitung 39 sowohl mit dem Verriegelungs zylinder 15 als auch mit dem rechts von der Mem brane 24 liegenden Teil der Kammer 23 verbunden. Die Leitung 39 ist über ein überströmventil 40 mit einer Leitung 41 verbunden, die an der Leitung 32 angeschlossen ist. Eine Ansaugleitung 42 verbindet diese Leitung 41 über ein Rückschlagventil 43 direkt mit dem oberen Ende des Handbremszylinders 28. Der Bremszylinder 10 ist mit dem nicht dargestellten Fahrgestell starr verbunden.
Die dargestellte Bremseinrichtung funktioniert wie folgt: In der Darstellung der Fig. 1 sind alle Teile in Ruhestellung. Um die Handbremseinrichtung anzuzie hen, wird das Handrad 38 im Uhrzeigerdrehsinn ver dreht, wodurch der Kolben 34 nach unten bewegt wird (Fig.2). Das Öl im Zylinder 28 gelangt über die Leitung 29, den Kanal 25, den Raum 20 und das Ventil 21 in den Bremszylinder 10, wodurch der Kol ben 11 und mit ihm die Kolbenstange 9 nach links verstellt werden. Die Klinke 12 ist durch eine nicht dargestellte Feder belastet, die bestrebt ist, diese Klinke 12 im Gegenuhrzeigerdrehsinn zu verschwen- ken, ,das heisst sie gegen die Stange 9 anzupressen.
So bald die Bremsklötze 2, 3 mit der notwendigen Kraft an dem Rad 1 angepresst werden, wird die Kolben stange 9 durch die Klinke 12 rein mechanisch ge sichert. Die Bremskraft wird nun durch die elastische Verformung der Lenker 4, 5 und der Stange 7 kon stant gehalten. Während der Abwärtsbewegung des Kolbens 34 wird in dem Handbremszylinder 28 über die Leitungen 32, 42 und das Rückschlagventil 43 <B>Öl</B> angesogen. Bei grober Teilung der Verzahnung 13 ist es ohne weiteres möglich, dass beim Festziehen der Bremseinrichtung die Klinke 12 nicht unmittelbar mit der Verzahnung in Anschlag kommt.
Ist die Teilung der Verzahnung 13 in bezug auf Längenänderungen wegen der elastischen Verformung des genannten Ge stänges fein, so ist die Verringerung der Bremskraft bis zum Anschlagen der Klinke 12 mit einem Zahn nur unbedeutend. Sollten diese Verformungen nun sehr klein sein, so können in der Kolbenstange 9 nicht dargestellte federnde Mittel vorgesehen sein, die ein Abnehmen der Bremskraft um höchstens 100/o zulassen.
Um die Handbremseinrichtung zu lösen, wird das Handrad 38 im Gegenuhrzeigerdrehsinn gedreht, wodurch der Kolben 34 aufwärts bewegt wird (Fig. 3). Das sich oberhalb von diesem Kolben 34 im Hand bremszylinder 28 befindliche Öl gelangt über die Lei tung 39 in den Verriegelungszylinder 15 und in die Kammer 23. Um im Zylinderraum unterhalb des Kol bens 34 einen Unterdruck zu vermeiden, sind im Kol- ben 34 Mittel vorgesehen, die ein Nachströmen des Öles auf dem Ölsumpf 33 in diesem Teil des Zylin derraumes gewährleisten.
Die Ölzufuhr in die Kammer 23 verursacht über die Membrane 24 eine Verstellung des Steuerkolbens 22 nach links, wodurch das Öl aus dem Raum 20 über das Ventil 21 in den Bremszylinder 10 gelangt. Die Klinke 12 wird durch die leichte Verstellung des Kolbens 11 entlastet und kann somit vom Kolben 16 des Verriegelungszylinders 15 gehoben werden. Der Steuerkolben 22 wird so weit nach links bewegt, bis sich die Öffnung 26 mit dem Kanal 25 deckt. In die ser Stellung wird das Ventil 21 mechanisch vom Steuerkolben 22 in Öffnungsstellung gehalten.
Der Kolben 11 wird dann unter der Wirkung der Druckfeder 18 nach rechts verstellt und das sich vor ihm befindliche Öl wird über den Raum 20, die öff- nung 26, den Kanal 25 und die Leitung 27 in den Zylinderraum unterhalb des Kolbens 34 zurückflie ssen. Die Handbremseinrichtung wird dadurch kon tinuierlich gelöst, da nur so viel<B>Öl</B> aus dem Brems zylinder 10 zurückfliessen kann, als jeweils in -dem Zylinder 28 aufgenommen werden kann. Diese Menge ist praktisch proportional zur Verdrehung des Hand rades 38.
Das überströmventil 40 steuert den Öldruck im Zylinder 15 und in der Kammer 23 und leitet das Öl aus dem oberen Teil des Zylinders 28 über die Lei tungen 41, 32 in den Ölsumpf 33 zurück. Alle Ven tile werden zweckmässig derart eingestellt, dass im Leitungssystem ein Überdruck von etwa 0,5 bis 0,8 kg'cm2 herrscht. Damit ist jeder Lufteintritt prak tisch ausgeschlossen.
Die dargestellte Bremseinrichtung bietet durch ihre Bauweise einen besonders wichtigen Vorteil. Da sie mechanisch verriegelt ist, kann diese Einrichtung auch im Laufe der Zeit nicht nachgeben. Es wäre aber denkbar, dass sich mit der Zeit doch Leckver luste einstellen würden. Beispielsweise könnte Öl aus dem Raum 20 entweichen. In diesem Fall kann aber die Handbremseinrichtung nicht mehr gelöst werden, wodurch die Bedienungsperson auf die allfälligen De fektursache des hydraulischen Systems vor dem Lö sen der Handbremseinrichtung aufmerksam gemacht wird. Somit können keine Unfälle mehr, insbesondere bei im Gefälle festgebremsten Wagen, entstehen.
Eine ähnliche Handbremseinrichtung kann auch mit einer Servobremseinrichtung des Wagens kombi niert und dabei als Gestängesteller verwendet werden.
In Fig. 4 ist eine solche Einrichtung schematisch dargestellt. Dabei sind die Teile der Handbremsein richtung, die unverändert geblieben sind, mit gleichen Überweisungszahlen, jedoch mit dem Indiz a, ver sehen.
Der Ölsumpf 33 ist über eine Leitung 44 mit dem Kanal 25a verbunden. Eine Abzweigung 45 verbin det diese Leitung 44 mit dem Zylinder 46. In diesem ist ein Kolben 47 verschiebbar angeordnet, der mittels eines Hebels 48 betätigt werden kann. Das Ganze wirkt demzufolge als Pumpe, um Öl aus dem Öl- sumpf 33 in eine mit einem Rückschlagventil 49 ver sehene Leitung 50 zu pumpen. Die Leitung 50 ist über eine Leitung 52 mit dem Raum 20a verbunden.
Eine Leitung 51 verbindet den Verriegelungszylinder 15a und die Kammer 23a mit einer zentral gesteuer ten Druekmittelquelle.
Die Servobremseinrichtung weist einen Zylinder 53 auf, der mit Druckluft beaufschlagt wird. In die sem Zylinder 53 ist ein Kolben 54 verschiebbar an geordnet, dessen Kolbenstange 55 mit dem Lenker 4a verbunden ist. Im Zylinder 53 ist ferner eine Rückstellfeder 56 vorgesehen, die sich gegen die Zy linderwandung und gegen den Kolben 53 stützt.
Im Zylinder 53 ist ein zweiter Zylinder 57 ko axial angeordnet, in welchem ein Steuerkolben 58 der hydraulischen Handbremseinrichtung verschiebbar angeordnet ist. Der Zylinder 57 ist über eine Leitung 59 mit dem Ölsumpf 33 verbunden, in welcher ein Rückschlagventil 60 vorgesehen ist. Ferner ist der Zylinder 57 an die Leitung 50 angeschlossen. Auf der diesen Zylinder 57 und der Kolben 58 durchset zenden Kolbenstange 55 ist ein festmontierter Bund 61 vorgesehen, der den Kolben 58 nach Zurücklegung einer -dem Bremsklotzspiel SK entsprechenden Strecke mitnimmt. Schliesslich ist auch im Zylinder 57 eine Rückstellfeder 62 vorgesehen.
Die dargestellte Einrichtung funktioniert wie folgt: Wird der Kolben 54 des am Fahrgestell befestig ten Zylinders 53 mit Druckluft beaufschlagt, so ver schiebt er sich nach rechts. Nach Zurücklegung der dem Bremsklotzspiel SK entsprechenden Strecke wird der Kolben 58 vom Bund 61 mitgenommen. Diese Bewegung des Kolbens 58 entspricht dem durch die Bremsklotzabnützung bedingten Weg. Durch diese Bewegung des Kolbens 58 wird aber aus dem Öl- sumpf 33 Öl über die Leitung 59 in den Zylinder 57 angesogen.
Beim Abstellen der Druckluft bewegt sich der Kolben 54 unter der Wirkung der Feder 56 nach links, wodurch der Kolben 58 ebenfalls mitgenommen wird. Die Feder 62 verschiebt ebenfalls den Kolben 58 nach links. Dadurch wird das Öl :im Zylinder 57, das wegen dem Rückschlagventil 60 nicht mehr in den Ölsumpf 33 zurückfliessen kann, in die Leitung 50 gedrückt.
In der Handbremseinrichtung fliesst das Öl über die Leitung 52, den Raum 20a und das Ventil 21a in den Zylinder 10a, wodurch der Kolben lla nach links verstellt wird: Die Klinke 12a sichert die Kol benstange 9a am Ende der Zustellbewegung. Dabei bleibt aber das Bremsklotzspiel SK erhalten. Die Grösse des eingestellten Bremsklotzspiels richtet sich nach der Teilung der Verzahnung 13a. Sie kann der art gewählt sein, dass der Stufensprung in zulässigen Grenzen bleibt.
Die Handbremseinrichtung dient aber nicht nur als Gestängesteller, sondern auch noch als Rückstell vorrichtung für den Fall, in welchem die Bremsklötze ausgewechselt werden müssen. In diesem Falle muss die selbsttätige Verschiebung des Punktes 8a mög lichst rasch erfolgen. Der Zylinder 15a und die Kammer 23a werden zu diesem Zweck über die Leitung 51 mit der ge nannten, nicht dargestellten Druckmittelquelle ver bunden, wodurch die Klinke 12a angehoben wird.
Durch die Bewegung des Steuerkolbens 22a nach links wird zunächst die Leitung 52 zugesperrt, wor auf der Raum 20a über die Öffnung 26a mit dem Kanal 25a verbunden wird. Die Druckfeder 18a ver schiebt den Kolben 11n. und mit ihm den Punkt 8a nach rechts. Das Öl aus dem Zylinder 10a fliesst über das Ventil 21a, den Raum<I>20a,</I> die Öffnung 26a, den Kanal 25a und die Leitung 44 in den Ölsumpf 33 zu rück. Die neuen Bremsklötze können nun eingesetzt werden. Dieser Vorgang kann gleichzeitig an meh reren Gestängestellern eingeleitet werden, und zwar kann diese Rückstellung von einer zentralen Stelle aus geschehen.
Die Handbremseinrichtung kann aber natürlich trotz ihrer Funktion als Gestängesteller und als Rück stellvorrichtung auch in diesem Falle zur Bremsung dienen, und zwar unabhängig von der Servobrems- einrichtung. Es genügt hierzu, den Hebel 48 zu be tätigen, wodurch Öl unter Druck über die Leitungen 50 und 52 in den Zylinder 10a gelangt. In diesem Falle dient der Punkt 6a, wie in bezug auf Fig. 1-3 be schrieben, als Fixpunkt. Es sind ferner Mittel vor gesehen, um gleichzeitig mit der Betätigung des He bels 48 eine vollständige Entlüftung des Zylinders 53 zu gewährleisten.
Der Kolben 54 stützt sich somit un mittelbar gegen die Wand dieses Zylinders 53. Im Falle einer Bremsung durch die Servobremseinrich- tung ist der Punkt 6a beweglich und der Punkt 8a fest.
Die Dimension des Raumes 20 in Längsrichtung ist grösser als der Hub des Steuerkolbens 22 gewählt. Wenn also unbedeutende Leckverluste zu verzeich nen sind, so werden diese beim Anziehen der Brems einrichtung ohne weiteres aufgenommen werden kön nen, weil die zugeführte Ölmenge hierfür genügt. Zum Lösen der Bremseinrichtung wird aber der Steuerkolben 22 nur sehr wenig verstellt, um durch die entsprechende Verstellung der Stange 9 die Klinke 12 zu entlasten, die dann vom Kolben 16 verschwenkt wird. Sind Leckverluste vorhanden, so wird die kleine Verstellung des Steuerkolbens 22 dazu nicht ge nügen.
Durch die Unmöglichkeit die Bremseinrich- tung zu lösen, wird die Bedienungsperson vor dem Lösen auf den Defekt aufmerksam gemacht.
In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dar gestellt, bei welchem der steuernde Teil 63 der Hand bremseinrichtung und der Druckluftzylinder als eine bauliche Einheit zusammengestellt sind. Dieser Teil 63 ist über biegsame Schläuche 64, 65 mit Druckmit tel, z. B. Öl, gespiesen. Der ganze Teil 63 ist im Druckluftzylinder 66 der Servobremseinrichtung mit tels Bolzen 67, 68 schwenkbar gelagert. Der Kolben 69 des Druckluftzylinders 66 weist entsprechende Sehlitze 70 auf. Am rechten Ende dieses Kolbens 69 ist eine Abdichtung 71 vorgesehen. Der Druckluft zylinder 66 ist über eine Leitung 72 gespiesen.
Der Vorderteil 73 des Kolbens 69 ist an dem Lenker 74 des Bremsklotzes 75 angehängt. In diesen Vorderteil 73 greift das Ende der verstellbaren Kolbenstange 76 (entsprechend der Stange 9 in Fig. 1-3), so dass der Lenker 74 wechselweise von der Druckluftbremsein richtung oder von der Handbremseinrichtung betätigt werden kann. Das Ganze ist in an sich bekannter Weise über Laschen 77, 78 am Wagenkasten 79 an gebracht.