Druckluftbremsaggregat mit eingebauter selbsttätiger Bremsnachstellvorrichtung, insbesondere für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung betrifft ein Druckluftbremsaggregat, insbesondere für Schienenfahrzeuge, mit einem Bremszylinder u. am Bremskolben befestigtem, im Zylinderdekkel geführten Kolbenrohr und einer zwischen dem Zylinderdeckel und dem Bremskolben eingespannten Rückholfeder für den Kolben sowie einer in den Bremszylinder eingebauten selbsttätigen Nachstellvorrichtung mit einer im Kolbenrohr verschiebbaren, als Gewindespindel ausgebildeten Kolben stange und zwei auf derselben verstellbaren Muttern, von denen die eine als Kupplungsmutter zur Mitnahme der Kolbenstange während der Bewegung des Kolbenrohres beim Bremsen und die andere als Vorschubmutter ausgebildet ist,
welche in Verbindung mit einem im Kolbenrohr festen Anschlagring dem Bremszylinder gegenüber innerhalb eines konstanten Bereiches verschiebbar ist, der einem von der selbsttätigen Nachstellvorrichtung konstant zu haltenden Kolbenhub entspricht.
Es sind bereits Bremszylinder mit selbsttätigen Bremsnachstelleinrichtungen bekannt, bei welchen eine starke Druckfeder vorgesehen ist, die einerseits die Rückführung des Bremskolbens in seine Lösestellung bewirkt und andererseits die Nachstellmuttern in der Lösestellung gegen ein ungewolltes Verdrehen und somit Verschrauben auf der als Gewindespindel mit nichtselbst hemmende Gewinde ausgeführten Kolbenstange sperrt.
Bei diesen Bremszylindern sind zwar die Nachstellmuttern in der Lösestellung des Bremszylinders starr u. drehfest gehalten, es kann sich jedoch die Kolben stange infolge des zur Leichtgängigkeit des Gewindes notwendigen Axialspieles gegenüber den Vorschubmuttern in axialer Richtung bewegen. Durch die Massenträgheit des Bremskolbens bedingt kann die Druckfeder bei in Zylinderlängsrichtung wirkenden Stössen auf den Bremszylinder kurzzeitig in ihrer Druckwirkung auf die Vorschubmutter aussetzen, wodurch die Vorschubmutter durch die schlagartige Entlastung eine ungewünschte Verdrehung auf der Kolbenstange ausführt und eine ungewollte Hubverstellung vorgenommen wird.
Darüber hinaus kommt durch die auftretenden Fahrstösse und Bewegungen des Fahrzeuges der Bremszylinder mit dem daran angelenkten, schweren Bremsgestänge in Zylinderlängsrichtung gerichtete Schwingungen, welche aufgrund der unterschiedlichen Massenträgheiten der Kolbenstange und der darauf verschraubten Nachstellmuttern zu einem Ausschlagen der Gewindegänge des die beiden verbindenden Gewindes führen. Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Bremsaggregat mit einer Bremsnachstellvorrichtung anzugeben, bei welcher sowohl die Vorschubmuttern als auch die Gewindespindel in der Lösestellung des Bremszylinders derart arretiert werden, dass sie sich durch die vom Fahrzeug herrührender Fahrstösse und Bewegungen nicht ungewollt auf der Kolbenstange verdrehen können und die Gewindegänge nicht mehr ausgeschlagen werden können.
Eine weitere Aufgabe ist es, die Bremskraft des Bremszylinders zumindest über den Bereich des Bremshubes nicht zu beeinträchtigen.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung dahingehend gelöst. dass im Kolbenrohr zwischen dem dem Bremskolben zugewandten Ende der Kolbenstange und dem Anschlagring eine Druckfeder mit Vorspannung angeordnet ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Bremsaggregats mit einer selbsttätigen Bremsnachstellvorrichtung im Schnitt dargestellt.
In einem Zylinder, bestehend aus einem Zylinderdekkel I und aus einem Zylinderdeckel 2, ist ein Bremskolben 3 mit einem Kolbenrohr 4 verschieblich geführt sowie eine an ihrem Umfang zwischen den Zylinderdekkeln 1 und 2 eingespannte Membrane 5 eingesetzt. Eine das Kolbenrohr 4 umgebende Rückführfeder 6 ist mit Vorspannung zwischen dem Zylinderdeckel 2 und der Innenseite des Kolbens 3 eingesetzt, um den Bremskolben in Lösestellung zu halten. Zur Verdrehsicherung des Kolbenrohres 4 und des Kolbens 3 weist das Kolbenrohr 4 zumindest einen Längsschlitz 7 auf, der sich annähernd über die Hälfte der Länge des Kolbenrohres 4 erstreckt und in welchem der seitlich abgeflachte Kopf einer Kopfschraube 8 in Form eines Gleitsteines längsverschieblich geführt ist.
Die Kopfschraube 8 ist in einem rohrförmigen Teil 9, welches mittels eines Verbindungsteiles 10 mit dem aus Zylinderdeckel 1 und 2 bestehenden Zylinder verbunden ist, durch eine in das rohrförmige Teil 9 eingeschraubte Hülse 11 in Zylinderlängsrichtung starr gehalten und durch eine sich auf der Oberseite der Hülse 11 abstützende Mutter 12 in axialer Richtung starr behalten. In dem Kolbenrohr 4 befindet sich axial verschieblich eine Kolbenstange 13, die an ihrem aus dem Kolbenrohr 4 herausragenden Ende eine Anlenkvorrichtung 14 für ein nicht dargestelltes Bremsgestänge aufweist und sich am zum Kolben 3 hinweisenden Ende mittels einer an ihrem Ende starr befestigten Abstützplatte 15 gegen den Kolben 3 abstützt. Die Kolbenstange 13 trägt im zwischen der Anlenkvorrichtung 14 und der Abstützplatte 15 liegenden Bereich ihrer Länge ein nicht selbsthemmendes Gewinde.
Das Kolbenrohr 4 weist in seinem Inneren nahe seines vorderen Endes einen Anschlagring 16 auf, der zwei gegenüberliegende, schräge Reibflächen 16a und 16b trägt. Der Anschlagring 16 ist drehfest und starr mit dem Kolbenrohr 4 verbunden.
Jeder der Reibflächen 16a und 16b des Anschlagringes 16 ist eine auf der Kolbenstange 13 drehbare Mutter 17 bzw. 18 zugeordnet, welche entsprechende Gegenreibflächen zu den Reibflächen 16a und 16b des Anschlagringes 16 besitzen. Die als Nachstellmuttern ein Vorschub- und ein Kupplungsglied darstellenden Muttern 17 und 18 weisen ein Innengewinde auf, welches zum leichten Verschrauben auf dem Gewinde der Kolbenstange 13 mit einem geringen axialen Spiel zu diesem versehen ist
Die Mutter 17 liegt im Lösezustand drehfest einerseits mit ihrer schrägen Reibfläche an der Reibfläche 16a des Anschlagringes 16 an und stützt sich andererseits über ein Axiallager 19 und eine Druckfeder 20 gegen einen mit dem Kolbenrohr 4 starr verbundenen Anschlag ab.
Die Mutter 18 wird in der gezeichneten Lösestellung von der Kolbenrückführfeder 6 über den Kolben 3, das Kolbenrohr 4, den Anschlagring 16 und die Reibfläche 1 6b gegen einen Anschlagring 22 gepresst, welcher wiederum an einem Anschlag 26 am Bremszylinderdeckel 2 abgefangen ist. Der Anschlagring 22 umgibt den verlängerten Schaft der Mutter 18 mit radialem Spiel und stützt sich über eine vorgespannte Druckfeder 24 gegen ein in Richtung zum Kolben 3 hin auf der Mutter 18 abgefangenes Axiallager 25 gegen sie ab. Der Anschlagring 22 ist in der Weise ausgeführt, dass er durch einen in den Längsschlitz 7 des Kolbenrohres 4 eingreifenden Vorsprung in diesem längsverschieblich jedoch undrehbar geführt ist.
Der Hubweg des Anschlagringes 22 in Zylinderlängsrichtung ist durch den Anschlag 26 und durch einen weiteren fest einstellbaren Anschlag 27 begrenzt und stellt den Bereich dar, in welchem eine drehfeste Kupplung des Anschlagringes 22 mit der Mutter 18 durch die Reibflächen 23 und den Druck der Druckfeder 24 gewährleistet. An der den Reibflächen 23 abgewandten Seite stützt sich auf dem Anschlagring 22 eine andererseits durch die mit der Kolbenstange 13 starr verbundene Abstützplatte 15 abgefangene und innerhalb des Kolbenrohres 4 befindliche, vorgespannte Druckfeder 21 ab.
Der gesamte Bremszylinder ist mittels zweier Ösen 28, die am Verbindungsteil 10 angeordnet sind, in zwei am Fahrzeugrahmen starr angeordneten U-förmigen Trägergabeln aufgehängt. Jede der Trägergabeln 29 besitzt Schenkel 30 und 31 mit Bohrungen 32 und 33. Die Öse 28 besitzt beidseitiges Spiel zu den Schenkeln 30 und 31 und weist Bohrungen 34 auf, in welche radial spielfrei zwei an sich bekannte, aus einem Innenring 36, einem Aussenring 38 sowie aus einem zwischen den beiden Ringen 36 und 38 einvulkanisierten elastischen Ring 37 bestehende Gummimetallblöcke und zwischen diesen ebenfalls radial spielfrei ein Anschlagring 35 eingepresst sind. Der Anschlagring 35 besitzt einen grösseren Innendurchmesser als die Innenringe 36 der Gummimetallblöcke.
In eingepresstem Zustand schliessen die Stirnflächen der Aussenringe 38 und der elastischen Zwischenringe 38 eben mit den Stirnflächen der öse 28 ab, während die Innenringe 36 beidseitig die Öse 28 überragen. In die Bohrungen 32 und 33 der Schenkel 30 und 31 der Trägergabel 29 ist eine Passschraube 39 eingeschraubt, deren Schaftdurchmesser der Innenringe 36 der Gummimetallblöcke entspricht. Die Passschraube 39 weist jedoch infolge des den Schaftdurchmesser übersteigenden Innendurchmessers des Anschlagrings 35 zu diesem ein Radialspiel auf.
Durch ein Zusammenspannen der Schenkel 30 und 31 der Trägergabel 28 durch die Passschraube 39 stehen die Gummimetallblöcke in eingebautem Zustand unter axialer Vorspannung.
Während einer Bremsung wird der Bremszylinder mit einem Druclcmittel beaufschlagt, wodurch der Bremskol 'oen bestehend aus Membrane 5, Kolben 3 und Kolbenrohr 4 verschoben wird. Über das Kolbenrohr 4, den Anschlagring 16 und dessen Reibflächen 1 6a wird die Mutter 17 und die durch das Gewinde mit ihr verbundene, durch das Bremsgestänge undrehbar gehaltene Kolbenstange 13 mitverschoben und damit ein eine Bremsung bewirkender Hub zurückgelegt. Solange dieser Bremshub innerhalb eines durch die Anschläge 26 und 27 vorgegebenen Bereiches bleibt, wird die durch die Federn 24 und 21 über den Anschlagring 22 in Richtung zur Anlenkvorrichtung 14 hin belastete und drehfest gehaltene Mutter 18 während jeder Bewegung des Kolbenrohres 4 mitbewegt.
Nach Beendung des Bremsvorganges wird der Bremskolben, das Kolbenrohr 4 und über den Anschlagring 16 die Mutter 18 u. die Kolbenstange 13 durch die Rückführfeder 6 in die Lösestellung zurückbewegt.
über den Anschlag im Kolbenrohr 4, die Druckfeder 20 u. das Axiallager 19 folgt auch die Mutter 17 in drehfest gekuppelter Stellung der Bewegung des Bremskolbens in die Lösestellung. Die Feder 21 erfährt während diesen Vorgängen keine Längenänderung und bewirkt daher keine Schwächung der Bremskraft.
Ist der Bremshub durch Bremsbelagverschleiss oder irgend eine Fehlerquelle über das durch die Anschläge 26 und 27 vorgegebene Mass hinausgewaschen, so wird der Bremskolben bei Beaufschlagung über den Bremshub hinaus in Bremsbetätigungsrichtung verschoben. Dabei wird nach dem vorgegebenen Bremshub der Anschlagring 22 am Anschlag 27 abgefangen. Durch die Druckfeder 24 und das Axiallager 25 wirkt der Anschlagring 22 eine Kraft auf die Mutter 18 aus, welche zur Bremskraft entgegengesetzt wirkt. Dies bringt mit sich, dass sich die Mutter 18 in den Reibflächen 16b von dem Anschlagring 16 löst, hinter diesem in der Bremsbetätigungsbewegung zurückbleibt und sich auf der Kolbenstange 13 nach rechts verschraubt.
Wird der Bremskolben durch die Kolbenrückführfeder 6 wieder in seine Lösestellung verschoben, so gelangt nach dem eingestellten Lösehub der Anschlagring 22 mit der Mutter 18 zur Anlage an den Anschlag 26 und sperrt die Kolbenstange 13 gegen eine weitere Bewegung nach rechts. Da sich die Mutter 18 zuvor bei zu grossem Bremshub relativ zur Kolbenstange 13 nach rechts verschraubt hat, gelangt die Kolbenstange 13 nicht mehr in die ursprüngliche Lage zurück, sondern bleibt vor dieser Lage stehen. Der Anschlagring 16 folgt jedoch der gegebenenfalls weiteren Bewegung des Kolbenrohres 4 bis in die Lösestellung des Bremskolbens. Dabei hebt er sich von der durch das Gewinde der Kolbenstange 13 gehaltenen Mutter 17 ab.
Die sich am Kolbenrohr 4 abstützende Druckfeder 20 verschraubt sodann über das Axiallager 19 die Mutter 17 auf dem Gewinde der Kolbenstange 13 solange nach rechts, bis diese wieder unter Reibschluss mit dem Anschlagring 16 steht. Im Ergebnis ragt die Kolbenstange 13 um den Betrag der Nachstellung weiter aus dem Kolbenrohr 4 nach links heraus.
In der Lösestellung des Bremsaggregats nehmen die einzelnen Teile die in der Zeichnung dargestellte Lage zueinander ein. Die Gefahr des Ausschlagens der mit Axialspiel behafteten Gewinde zwischen der Kolbenstange 13 und den Muttern 17 und 18 durch zwischen dem Bremsgestänge mit der Kolbenstange 13 und dem übrigen Bremszylinder auftretende Längsstösse wird dadurch beseitigt, dass im Lösezustand des Bremszylinders die Druckfeder 21 über den Anschlagring 22 die Mutter gegen die Kolbenstange 13 derart verspreizt, dass die Gewindeflanken des Gewindes gegeneinandergepresst werden und zwischen diesen keinerlei Relativbewegungen auftreten können. Die gesamte Anordnung der Bremsnachstellvorrichtung verhält sich deshalb wie ein starres Teil, wodurch Beschädigungen ausgeschlossen sind.
Die Funktion der Druckfeder 21 wird während Beaufschlagungen des Bremszylinders durch die zu übertragende Bremskraft ersetzt, welche die Flanken des Gewindes zum Zwecke der Kraftübertragung zusammenpresst.