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Dokumentenidentifikation DE2637294C2 16.07.1987
Titel Elektropneumatische Einrichtung zum Verhindern übermäßigen Schlupfes zwischen Rad und Schiene
Anmelder BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden, Aargau, CH
Erfinder Riondel, Pierre, Genf, CH
Vertreter Lück, G., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 7891 Küssaberg
DE-Anmeldedatum 19.08.1976
DE-Aktenzeichen 2637294
Offenlegungstag 26.01.1978
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.07.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.07.1987
IPC-Hauptklasse B60T 8/64
IPC-Nebenklasse B60T 8/82   

Beschreibung[de]

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einer elektropneumatischen Einrichtung für die Kontrolle des Schlupfes zwischen Schiene und Rad eines Schienenfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Mit diesem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er in der DE-OS 24 22 059 beschrieben ist. Dort wird bei einer Gleitschutzvorrichtung für Fahrzeuge mit blockiergeschützter Bremsanlage von jeder Achse des Fahrzeugs ein Drehzahlsignal abgeleitet. Diese Signale werden nach einer Gleichrichtung und Tiefpaßfilterung miteinander verglichen. Überschreitet die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen den verschiedenen Achsen eine vorgegebene Schwelle, so wird ein Steuersignal für ein Bremslüftventil erzeugt, das eine Unterbrechung der Verbindung von der Druckquelle zum Bremszylinder bewirkt und den Bremszylinder mit der Atmosphäre verbindet. Nach Abklingen des Gleitvorganges wird der Bremsdruck nicht sofort wieder steil bis zum erneuten Einsetzen des Blockierschutzes hochgetrieben, sondern schrittweise, wobei sich einem langen Impuls zum Erhöhen des Bremsdruckes weitere Impulse kürzerer Dauer anschließen. Dazu wird ein Wiederbremsventil in der Zuleitung zwischen Druckluftquelle und Bremslüftventil verwendet. Zur Impulssteuerung des Wiederbremsventils ist eine aufwendige elektrische Schaltung erforderlich. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei der Erhöhung des Bremsdruckes unerwünschte Druckstöße auftreten.

Die Erfindung, wie sie im Patentanspruch 1 definiert ist, löst die Aufgabe, eine elektropneumatische Einrichtung anzugeben, bei der das verzögerte Wiedereinsetzen der Bremskraft verbessert ist.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das zweite Ventil bei der Erhöhung des Bremsdruckes nur einmal betätigt werden muß, so daß Druckstöße vermieden werden. Die Steuerschaltung für das zweite Ventil ist einfach und erfordert weniger Bauelemente als bei der bekannten Gleitschutzvorrichtung.

Zum einschlägigen Stand der Technik wird zusätzlich auf die DE-OS 19 14 114 verwiesen, aus der ein Antiblockiersystem mit 2stufigem Druckaufbau für druckmittelbetätigte Fahrzeugbremsen bekannt ist, bei dem zur Erzielung eines sanfteren Druckverlaufs in der zum Radbremszylinder führenden Rohrleitung ein Ventil angeordnet ist, welches durch eine Rohrleitung mit Strömungsdrossel überbrückt ist. Die Bremsdrucksteuerung erfolgt in Abhängigkeit von Drehbeschleunigungswerten nur eines Rades. Nachteilig ist, daß zur Steuerung mehr als zwei Ventile benötigt werden. Dadurch ist auch eine andere elektrische Schaltung erforderlich.

Die Erfindung sei jetzt anhand der Figuren beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt im Schema ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung, und

Fig. 2 und 3 stellen Diagramme dar, die der Erläuterung der Funktionsweise dienen.

In Fig. 1 sind die beiden Elektroventile mit 1 und 2 bezeichnet, wobei das erste (1) die Verbindung des Bremszylinders 3 mit der Außenluft ermöglicht und das zweite (2) eine Verringerung der Luftzufuhr gestattet, derart, daß die Luft gezwungen wird, ein Drosselrohr 4 mit verkleinertem Querschnitt zu passieren.

Die Tachometer 5 und 6 messen die Geschwindigkeit einer jeden der beiden Achsen eines Fahrgestells, und der Komparator 7 erzeugt ein Signal EV, das der Differenz der beiden Geschwindigkeiten proportional ist. Der Gleichrichter 8 liefert den Absolutwert desselben Signals, d. h. EV. Erreicht EV einen vorgegebenen Schwellenwert, so wird der Schlupf als zu groß angenommen, und der Schmitt-Trigger 9 kippt aus dem Zustand "binär 0" in den Zustand "binär 1"; das Signal GL erscheint, setzt das Elektroventil 1 unter Spannung und verringert somit unverzüglich den Druck im Bremszylinder 3. Die Bremskraft F fällt, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Der Schlupf tendiert jetzt zum Verschwinden, und das Geschwindigkeits-Differenzsignal EV strebt nach Null. Der Schmitt-Trigger 9 fällt in den Zustand "0" zurück, und das Elektroventil 1 verbindet den Zylinder wieder mit der Bremsleitung 10, die während einer Bremsung stets unter Druck steht. In diesem Zeitpunkt erfolgt die Aktivierung des Elektroventils 2, welches sperrt und einen Luftdurchgang durch das Drosselrohr 4 mit verringertem Querschnitt erzwingt, so daß das Wiedereinsetzen der Bremskraft verlangsamt wird. Die Aktivierung des Elektroventils 2 wird durch eine Kombination von Logik-Schaltkreisen bewirkt, bestehend aus einer Verzögerungsschaltung 11 mit Auslösung, einem UND-Tor 12, einem Integrator 13 und einem zweiten Schmitt-Trigger 14. Das UND-Tor 12 hat drei Eingänge, von denen zwei negiert sind und ein Eingang - der mit dem Ausgang der Verzögerungsschaltung 11 verbunden ist - ein direkter Eingang ist. Nach der Rückstellung des Schmitt-Triggers 9 ist das Signal GL eine logische "0", so daß eine logische "1" am ersten negierten Eingang des UND- Tores 12 erscheint. Das am zweiten negierten Eingang dieses Tores auftretende Signal hängt vom Zustand des zweiten Schmitt- Triggers 14 ab. Im folgenden Beispiel (Fig. 2) ist angenommen, daß der Ausgang des Schmitt-Triggers 14 dem Zustand "logische 0" entspricht und die Verzögerung der Schaltung 11 etwa 5 Sekunden beträgt; somit ist das Signal am Ausgang des UND-Tores 12 eine logische "1" und dauert 5 Sekunden nach Aufhören des Schlupfes, während welcher Zeit das zweite Elektroventil 2 eingeschaltet ist.

Das betrachtete Beispiel gemäß Fig. 2 (wo das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 14 nicht in Erscheinung tritt) betrifft einen Schlupf von kurzer Dauer; das ist dann der Fall, wenn es möglich gewesen ist, den Schlupf zu eliminieren, bevor die Bremskraft auf einen kleinen, an Null grenzenden Wert gefallen ist. Solange das Signal GL anwesend ist, d. h. während der Einschaltdauer des Elektroventils 1, ist das Elektroventil 2 durch das Tor 12 gesperrt, da ja das Signal GL (logisch "1") dem ersten negierten Eingang des UND-Tores (12) zugeführt und dort umgekehrt wird, so daß an diesem Eingang eine logische "0" auftritt und das Signal am Ausgang dieses UND-Tores ebenfalls eine logische "0" ist. Fällt GL auf Null zurück, so wird das Tor 12 in der oben erwähnten Weise entsperrt, und das Elektroventil 2 wird solange eingeschaltet, bis die Verzögerungsschaltung (11) wieder das Nullsignal liefert, d. h. 5 Sekunden nach Ende des Schlupfes. Während der Aktivierung des Elektroventils 2 wird die in der Bremsleitung 10 befindliche Luft gezwungen, vor dem Eintritt in den Bremszylinder durch das Drosselrohr 4 mit verkleinertem Querschnitt hindurchzugehen, so daß der Bremseffekt verlangsamt wird. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist die Zeit von 5 Sekunden ausreichend, damit die Bremskraft F wieder ihren normalen Wert annimmt, sogar unter Einwirkung des Elektroventils 2, welches das Wiedereinsetzen der Bremskraft verzögert.

Dem zweiten Beispiel (Fig. 3) liegt eine relativ lange Schlupfdauer zugrunde. In diesem Fall ist die Bremskraft vor Verschwinden des Schlupfes auf einen Wert gefallen, der in der Nähe von Null liegt. Während der Dauer des Schlupfes hat der Integrator 13 somit ein höheres Niveau erreicht als im vorhergehenden Beispiel, und damit konnte die Ansprechschwelle des zweiten Schmitt-Triggers 14 überschritten werden. Es ergibt sich also, daß bei Wiedererreichen des Nullwertes durch das Signal GL das UND-Tor 12 noch immer gesperrt ist, diesmal jedoch durch den Schmitt-Trigger 14. Somit wird das Elektroventil 2 in dem Zeitpunkt des Ausschaltens des Elektroventils 1 nicht eingeschaltet. Der Luftzutritt in den Bremszylinder erfolgt in normaler Menge, was für die Bremskraft eine schnelle Zunahme ermöglicht. Gleichzeitig strebt der Integrator 13 gegen Null, und nach einer Zeit, die von der Steilheit des Integrators und von der Schlupfdauer abhängt, kippt der Schmitt-Trigger 14 wieder auf Null zurück, entsperrt dabei das UND-Tor 12 und ermöglicht die Einschaltung des Elektroventils 2. Wie Fig. 3 zeigt, hat die Bremskraft während des Intervalls zwischen dem Ausschalten von 1 und dem Einschalten von 2 schnell einen mittleren Wert erreichen können. Bei dieser Betriebsweise vermeidet man ein zu langes Aufrechterhalten einer zu niedrigen Bremskraft, so daß der Halteweg des Fahrzeugs nicht allzusehr verlängert wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Elektropneumatische Einrichtung zum Verbinden übermäßigen Schlupfes zwischen Schiene und Rad eines Schienenfahrzeuges

    1. a) mit einem Tachometer (5, 6) je Achse des Schienenfahrzeugs,
    2. b) mit einem Komparator (7) zur Messung der Geschwindigkeitsdifferenz (EV) zwischen den verschiedenen Achsen, der eingangsseitig mit den Tachometern verbunden ist,
    3. c) mit einem ersten Elektroventil (1), das in erregtem Zustand einen Bremszylinder (3) mit der Außenluft verbindet,
    4. d) mit einem Schmitt-Trigger (9), welcher eingangsseitig mit dem Komparator (7) und ausgangsseitig mit dem ersten Elektroventil (1) in Verbindung steht, wobei der Schmitt-Trigger ein Einschaltsignal für das erste Elektroventil erzeugt, wenn die Geschwindigkeitsdifferenz (EV) zwischen den Achsen einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet,
    5. e) mit einem zweiten Elektroventil (2), das in Reihe mit dem Bremszylinder (3), dem ersten Elektroventil (1) und einer Bremsleitung (10) liegt und einen langsameren Wiederaufbau des geregelten Bremsdruckes erreicht,


  2. dadurch gekennzeichnet,

    1. f) daß das zweite Elektroventil (2) durch eine Nebenleitung überbrückt ist, die ein Drosselrohr (4) von verringertem Querschnitt enthält,
    2. g) daß der Ausgang des Schmitt-Triggers (9) ferner mit dem Eingang einer zeitlichen Verzögerungsschaltung (11) und
    3. h) mit einem ersten negierten Eingang eines UND-Tores (12) verbunden ist,
    4. i) daß der Ausgang der zeitlichen Verzögerungsschaltung (11) mit einem nichtnegierten Eingang des UND-Tores (12) verbunden ist und
    5. j) daß der Ausgang des UND-Tores (12) mit dem zweiten Elektroventil verbunden ist.


  3. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    1. a) daß das Ausgangssignal (GL) des Schmitt-Triggers (9) überdies auf den Eingang eines Integrators (13) geführt ist,
    2. b) dessen Ausgang mit dem Eingang eines zweiten Schmitt- Triggers (14) verbunden ist und
    3. c) daß das UND-Tor (12) einen weiteren negierten Eingang aufweist, der mit dem Ausgang des zweiten Schmitt- Triggers (14) verbunden ist.






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