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Title:
PNEUMATIC BRAKE FOR A RAIL VEHICLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/078637
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a pneumatic brake (1) for a rail vehicle. Friction linings are pressed against friction partners during a braking process by means of pneumatic pressure from a brake air container (2), and wherein the brake air container (2) is fed from a compressed air supply (3), wherein the filling and the outflow of compressed air from the brake air container (2) takes place via a flow limiting device.

Inventors:
HÖRMANN CHRISTOPH (AT)
SCHNEIDER HARALD (AT)
Application Number:
EP2019/074699
Publication Date:
April 23, 2020
Filing Date:
September 16, 2019
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS MOBILITY AUSTRIA GMBH (AT)
International Classes:
B60T15/50
Foreign References:
US4025126A1977-05-24
DE2714723B11978-08-17
DE2924220A11981-04-30
Attorney, Agent or Firm:
DEFFNER, Rolf (DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Pneumatische Bremse (1) für ein Schienenfahrzeug, wobei bei einem Bremsvorgang mittels pneumatischen Drucks aus einem Bremsluftbehälter (2) Reibbeläge an Reibpartner angepresst werden und wobei der Bremsluftbehälter (2) aus einer Druckluftversorgung (3) gespeist ist,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Füllung und der Abfluss von Druckluft aus dem Bremsluftbehälter (2) über eine

Strömungsbegrenzungseinrichtung erfolgt .

2. Pneumatische Bremse (1) für ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die

Strömungsbegrenzungseinrichtung aus einer

Parallelschaltung eines Rückschlagventils (9) und einer Drossel (8) besteht.

3. Pneumatische Bremse (1) für ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die

Strömungsbegrenzungseinrichtung ein Überströmventil (10) ist.

4. Pneumatische Bremse (1) für ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die

Strömungsbegrenzungseinrichtung als

Drosselrückschlagventil (7) mit einem Rückschlagventil (9) und einer Drossel (8) in einem gemeinsamen Gehäuse ausgeführt ist.

5. Schienenfahrzeug, umfassend eine pneumatische Bremse (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.

Description:
Beschreibung

Pneumatische Bremse für ein Schienenfahrzeug

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Bremse für ein Schienenfahrzeug .

Stand der Technik

Schienenfahrzeuge sind in der überwiegenden Mehrheit mit pneumatischen Bremsen ausgestattet. Dabei sind zwei

wesentliche Ausführungsformen zu unterscheiden. Bei einer ersten Ausführung, welche meist bei Vollbahnen eingesetzt wird, wirkt der pneumatische Druck in einem Zylinder und presst einen Reibbelag an eine Gegenfläche. Die

Druckluftversorgung erfolgt dabei über eine sich durch den gesamten Zug erstreckende Druckluftleitung, mittels welcher in den Wagen angeordnete Hilfsluftbehälter gefüllt werden.

Die Betätigung der Bremsen wird durch Absenken des Drucks in der Druckluftleitung eingeleitet, wobei ein Steuerventil den in den Hilfsluftbehältern gespeicherten Druck zum Anpressen der Reibbeläge einsetzt. Diese Ausführung weist den Vorteil auf, dass bei einem Ausfall der Druckversorgung bzw. bei Auftreten eines Lecks automatisch eine Bremsung durchgeführt wird. Bei anderen Bahnen, beispielsweise U-Bahnen werden auch Bremsen eingesetzt, bei welchen der pneumatische Druck zum

Anpressen der Bremsbeläge durch ein elektrisch angesteuertes Bremsventil geregelt wird. Bei dieser Ausführungsform ist ein Defekt des pneumatischen Systems kritischer, außerdem werden häufig eine Reihe weiterer Systeme aus demselben DruckluftSystem versorgt (Türantriebe, Kupplungsbetätigung, Spurkranz Schmierung, etc.) sodass die Anzahl potentiell fehlerhafter Bauteile und somit die

Ausfallswahrscheinlichkeit der gesamten Druckluftanlage ansteigen. Dem kann durch eine Erhöhung der Redundanz begegnet werden, wobei beispielsweise Luftkompressoren mehrfach über den Zug verteilt vorgesehen werden. Auch bei Ausfall einer Komponente, beispielsweise aller Bremsen eines Fahrwerks müssen die zur Zulassung erforderlichen

Bremsverzögerungswerte weiterhin gewährleistet sein. Dazu können sogenannte Bremsluftbehälter eingesetzt werden, die für die unmittelbaren Bremsvorgänge erforderliche Druckluft speichern und somit einen Puffer zwischen der Bremsanlage und der allgemeinen Druckluftversorgung bilden. Dadurch können auch bei Ausfall der allgemeinen Druckluftversorgung noch einige Bremsvorgänge durchgeführt werden, da die eigentliche Bremsanlage über ein Rückschlagventil mit der allgemeinen Druckluftversorgung verbunden ist, welches bei einem Abfall des Luftdrucks in der allgemeinen Druckluftversorgung ein Rückströmen aus der Bremsanlage verhindert. Ein

Bremsluftbehälter kann je Fahrwerk vorgesehen sein, sodass ein eventueller Ausfall eines Bremsluftbehälters die Bremsen eines Fahrwerks betrifft. Ist jedoch nur ein

Bremsluftbehälter je Fahrzeug vorgesehen, so wären bei einem Ausfall (Undichtigkeit, Zerstörung, Abfall vom Fahrzeug, usw.) des Bremsluftbehälters alle Bremsen eines Fahrzeugs außer Betrieb. Ebenso bewirkt ein Ausfall eines

Bremsluftbehälters, dass die restliche Druckluftanlage, z.B. die Türantriebe, ebenfalls nicht mehr betriebsfähig werden.

Da der Bauraum an den Fahrwerken bzw. unter dem Untergestell begrenzt ist, ist es wünschenswert nur einen

Bremsluftbehälter je Wagen vorsehen zu müssen, was bei dessen Ausfall jedoch den Verlust aller Bremsen eines Wagens bewirkt .

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine

pneumatische Bremse für ein Schienenfahrzeug anzugeben, welche auch bei Ausfall eines Bremsluftbehälters

betriebsfähig bleibt.

Die Aufgabe wird durch eine pneumatische Bremse für ein Schienenfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einem Schienenfahrzeug gemäß Anspruch 5 gelöst. Vorteilhafte

Ausgestaltungen sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.

Dem Grundgedanken der Erfindung nach wird eine pneumatische Bremse für ein Schienenfahrzeug beschrieben, bei welcher bei einem Bremsvorgang mittels pneumatischen Drucks aus einem Bremsluftbehälter Reibbeläge an Reibpartner angepresst werden und wobei der Bremsluftbehälter aus einer Druckluftversorgung gespeist ist und wobei die Füllung und der Abfluss von

Druckluft aus dem Bremsluftbehälter über eine

Strömungsbegrenzungseinrichtung erfolgt . Dadurch ist der Vorteil erzielbar, dass auch bei einem

Verlust der Druckhaltung in dem Bremsluftbehälter die

Funktionsfähigkeit der Bremsen weiterhin, zumindest mit reduzierter Bremsleistung gegeben bleibt. Es ist dabei unerheblich, aufgrund welchen Versagens die Druckhaltung in dem Bremsluftbehälter reduziert oder ausgefallen ist. Ist die Druckluftversorgung in dem Fahrzeug gegeben, so können auch bei Ausfall des Bremsluftbehälters weiterhin Bremsungen ausgeführt werden. Erfindungsgemäß ist in der Zuleitung zu dem Bremsluftbehälter eine Strömungsbegrenzungseinrichtung angeordnet, über welche jeder Zu- und Abfluss von Druckluft erfolgt.

Tritt ein Ausfall der Druckhaltung in dem Bremsluftbehälter ein, so reduziert die Strömungsbegrenzungseinrichtung den aus der Bremsanlage abfließenden Volumenstrom der Druckluft auf ein solches Maß, welches aus der Druckluftversorgung

nachgeliefert werden kann ohne dass dabei ein übermäßiger Druckabfall erfolgt.

Bei der Füllung des Bremsluftbehälters ist der Einsatz dieser Strömungsbegrenzungseinrichtung unerheblich, da so zwar die Füllung langsamer erfolgt, was aufgrund der im Vergleich zu den Füllzeiten wesentlich kürzeren Bremsaufbauzeit keinen Nachteil darstellt. Die Füllung des Bremsluftbehälters aus der Druckluftversorgung erfolgt sowohl während der Fahrt als auch während des Stillstands des Fahrzeugs, nur unmittelbar während des Druckaufbaus in den Bremszylindern wird Druckluft aus dem Bremsluftbehälter entnommen. Bei mit einem

Gleitschutz ausgestatteten Fahrzeugen erfolgt bei einer Bremsung mit einem Eingriff des Gleitschutzsystems ein wiederholtes Ablassen von Druckluft und anschließendes

Wiederbefüllen der Bremszylinder, wodurch der

Druckluftverbrauch erhöht ist. Eine erfindungsgemäße Bremse kann auch in diesem Betriebszustand den Druckluftbedarf für die Bremsung zur Verfügung stellen.

Eine erste vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht den Aufbau der Strömungsbegrenzungseinrichtung aus einer Parallelschaltung eines Rückschlagventils mit einer Drossel vor. Dabei ist die Durchlassrichtung des Rückschlagventils von dem Bremsluftbehälter zu der Bremsanlage hin

ausgerichtet. Solcherart kann während des Bremsvorgangs rasch Druckluft aus dem Bremsluftbehälter zu den Bremszylindern fließen, sodass auch bei Einsatz der Erfindung kein

nachteiliges Bremsverhalten eintritt, da der Bremsdruck ebenso rasch aufgebaut werden kann wie ohne die

Strömungsbegrenzungseinrichtung. Bei einem Verlust der

Druckhaltung in dem Bremsluftbehälter strömt Druckluft aus der Druckluftversorgung über die Düse in die Umgebung, nicht hingegen über das sich in diesem Fall selbst schließende Rückschlagventil. Der sich durch das Ausströmen der Druckluft über die Düse einstellende Druckabfall in der pneumatischen Anlage ist von dem offenen Querschnitt der Düse bestimmt. Die Düse ist so zu bemessen, das sich im Fehlerfall kein

unzulässig niederer Druck in der Bremsanlage einstellt welcher das Bremsverhalten, d.h. die mögliche

Bremsverzögerung reduziert. Dabei kann die Düse mit einem festen Querschnitt versehen sein oder es kann eine variable, einstellbare Düse eingesetzt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, das Rückschlagventil und die Düse als Einheit mit einem

gemeinsamen Gehäuse auszuführen. Durch diese Ausführung als Drosselrückschlagventil kann der Aufwand für die pneumatische Verrohrung der Bremsanlage reduziert werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, die Strömungsbegrenzungseinrichtung in Form eines

Überströmventils auszuführen. Ein solches Überströmventil erlaubt einen Fluss der Druckluft erst ab einem bestimmten absoluten Druck und es umfasst in einer Ausführungsform ein Rückschlagventil für die Entleerungsrichtung aus dem

Bremsluftbehälter in Richtung der Bremsen. Durch den Einsatz eines Überströmventils erfolgt auch im Fehlerfall kein

Druckverlust in der Bremsanlage. Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Es zeigen beispielhaft:

Fig.l Bremsanlage mit einer Strömungsbegrenzungseinrichtung. Fig.2 Bremsanlage mit einer Strömungsbegrenzungseinrichtung in Form eines Überströmventils.

Ausführung der Erfindung

Fig.l zeigt beispielhaft und schematisch eine Bremsanlage mit einer Strömungsbegrenzungseinrichtung. Es ist das

pneumatische Schaltbild eines Teils einer Druckluftanlage eines Schienenfahrzeugs mit einer pneumatischen Bremse 1 dargestellt. Eine Druckluftversorgung 3 ist mit einem

Hauptluftbehälter 11 ausgestattet, welcher der Speicherung von Druckluft dient, sodass auch bei kurzzeitig hohem

Druckluftbedarf der Druck in der pneumatischen Anlage nicht stark absinkt. Die Druckluftanlage umfasst eine Vielzahl weiterer Komponenten wie Kompressoren, Druckregler,

Messeinrichtungen sowie Verbraucher wie Türantriebe,

Klapptrittantriebe usw. Diese sind zur Vereinfachung der Darstellung in Fig.l nicht gezeigt. Die pneumatische

Bremsanlage 1 ist aus der allgemeinen Druckluftanlage mit Druckluft versorgt, wobei ein Bremsenrückschlagventil 4 den Rückfluss von Druckluft aus der pneumatischen Bremsanlage 1 in die allgemeine Druckluftanlage verhindert. Somit bleibt der Druck in der pneumatischen Bremsanlage 1 auch dann erhalten, wenn die allgemeine Druckluftanlage z.B. durch ein Gebrechen einer ihrer Komponenten außer Betrieb ist und der Druck in ihr absinkt oder komplett entweicht. Die

pneumatische Bremsanlage 1 umfasst ein Bremsventil 5, welches vom Fahrpersonal oder der Fahrzeugsteuerung ansteuerbar ist und welches dabei einen der gewünschten Bremsverzögerung proportionalen pneumatischen Druck an die Bremsaktuatoren 6 leitet. Die Bremsaktuatoren 6 umfassen je einen pneumatischen Zylinder, dessen Kraftwirkung zum Anpressen von Bremsbelägen an Bremsscheiben eingesetzt wird. In gezeigtem

Ausführungsbeispiel sind zwei Bremsaktuatoren 6 in der

Ausführung als Scheibenbremsen dargestellt. Die Anzahl und Ausführung der Bremsaktuatoren 6 ist jedoch ohne Belang. Die pneumatische Bremse 1 ist des Weiteren mit einem

Bremsluftbehälter 2 ausgestattet, welcher einen

ausschließlich für Bremsungen zur Verfügung stehenden

Luftvorrat speichert und welcher auch über das

Bremsenrückschlagventil 4 aus der Druckluftversorgung 3 gefüllt wird. Im Fall eines Defekts (Verlust der

Druckhaltung) dieses Bremsluftbehälters 2 würde bei

konventionellen Bremsanlagen der Pneumatikdruck in

Abhängigkeit von dem Querschnitt der Öffnung durch welche Druckluft entweicht und dem aus der Druckluftversorgung 3 nachströmenden Volumenstrom der pneumatische Druck in der pneumatischen Bremse 1 so stark absinken, dass ggf. keine Bremsung mehr möglich wäre. Erfindungsgemäß ist deshalb in der Zuleitung zu dem Bremsluftbehälter 2 ein

Drosselrückschlagventil 7 angeordnet, welches eine

Parallelschaltung einer Drossel 8 und eines Rückschlagventils 9 umfasst. Bei einem Verlust der Druckhaltung des

Bremsluftbehälters 2 entlüftet die pneumatische Bremse 1 somit über die Drossel 8 ins Freie, wobei aufgrund der durch die Düse 8 eingeschränkten Ausströmöffnung der Druckabfall in der pneumatischen Bremse 1 stark reduziert ist und jedenfalls noch Bremsungen zulässt solange die Druckluftversorgung 3 in Betrieb ist. Das zur Düse 8 parallelgeschaltete

Rückschlagventil 9 erlaubt eine rasche, von der Düse 8 unbeeinflusste Druckluftentnahme aus dem Bremsluftbehälter 2 im Normalbetrieb. Die Füllung des Bremsluftbehälters 2 erfolgt aus der Druckluftversorgung 3 aufgrund der Düse 8 etwas verlangsamt. In konkreten Ausführungsformen sind auch Druckmessgeräte an der pneumatischen Bremse 1 vorgesehen, mittels welcher ein Druckabfall erkennbar ist, diese sind in Fig.l nicht dargestellt.

Fig . 2 zeigt beispielhaft und schematisch eine Bremsanlage mit einer Strömungsbegrenzungseinrichtung in Form eines

Überströmventils. Es ist das pneumatische Schaltbild eines Teils einer Druckluftanlage eines Schienenfahrzeugs mit einer pneumatischen Bremse 1 wie in Fig. 1 dargestellt. Bis auf die Strömungsbegrenzungseinrichtung sind alle Komponenten identisch. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese Strömungsbegrenzungseinrichtung in Form eines

Überströmventils 10 aufgebaut, welches bei einem Verlust der Druckhaltung des Bremsluftbehälters 2 ein unbeschränktes Ausströmen von Druckluft verhindert und somit ein für

Bremsungen ausreichender Luftdruck in der pneumatischen Bremse 1 verbleibt .

Liste der Bezeichnungen

1 Pneumatische Bremse

2 Bremsluftbehälter

3 Druckluftversorgung

4 Bremsenrückschlagventil

5 Bremsventil

6 Bremsaktuator

7 Drosselrückschlagventil

Drossel

9 Rückschlagventil

10 Überströmventil

11 Hauptluftbehälter