DE29923681U1 - Application device for a vehicle brake - Google Patents
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Description
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Zuspannvorrichtung für eine FahrzeugbremseApplication device for a vehicle brake
Die Erfindung betrifft eine Zuspannvorrichtung für eine Fahrzeugbremse, insbesondere für eine Schienenfahrzeugbremse, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an application device for a vehicle brake, in particular for a rail vehicle brake, according to the preamble of claim 1.
Im wesentlichen werden derzeit im Schienenfahrzeugbereich zwei Rad-Bremssysteme eingesetzt: pneumatische Bremssysteme (zu denen auch elektropneumatische Systeme und Vakuumbremsen gerechnet werden können) und (elektro-)hydraulische Bremssysteme. Rein elektromechanische Bremssysteme haben sich bisher nicht im nennenswerten Umfang am Markt etablieren können, finden aber mehr und mehr Interesse, da bei ihnen die eher aufwendige Handhabung eines Fluidmediums entfällt.There are currently two main types of wheel braking systems used in the rail vehicle sector: pneumatic braking systems (which also include electro-pneumatic systems and vacuum brakes) and (electro-)hydraulic braking systems. Purely electromechanical braking systems have not yet been able to establish themselves on the market to any significant extent, but are becoming increasingly popular because they do not require the rather complex handling of a fluid medium.
Die gängigen Schienenfahrzeugbremsen weisen im Regelfall Betriebsbremsen und Speicherbremsen auf. Speicherbremsen werden i.allg. als Federspeicherbremsen ausgebildet. Sie dienen sowohl als Park- oder Festhaltebremse als auch als betriebliche Notbremse im Sinne einer Rückfallebene bei einem Ausfall des übrigen Bremssystemes. Common rail vehicle brakes usually have service brakes and storage brakes. Storage brakes are generally designed as spring-loaded brakes. They serve both as a parking or holding brake and as an operational emergency brake in the sense of a fallback level in the event of a failure of the rest of the braking system.
Bei der Anwendung einer Speicherfeder als Park- und Notbremse muß diese die vorgegebene Bremskraft unter Berücksichtigung aller Widerstände und unter allen Randbedingungen aufbringen. Gerade bei tiefen Temperaturen erhöhen sich die Widerstände innerhalb des Bremsaktuators aber derart, daß die Speicherfedem im Grunde „überdimensioniert" ausgebildet werden müssen.When using a storage spring as a parking and emergency brake, it must apply the specified braking force taking into account all resistances and under all boundary conditions. However, particularly at low temperatures, the resistances within the brake actuator increase to such an extent that the storage springs essentially have to be "oversized".
Beruht der Bremsaktuator nicht auf einem pneumatischen oder hydraulischen Antriebssystem sondern auf einem elektromotorischen Antrieb, der zudem über ein Untersetzungsgetriebe angekoppelt sein kann, so muß die Speicherfeder nicht nur die Widerstände der Bremsmechanik sondern auch noch die Widerstände der Getriebe- und Motorlagerungen und die gesamte Massenträgheit des Antriebsstranges überwinden.If the brake actuator is not based on a pneumatic or hydraulic drive system but on an electric motor drive, which can also be coupled via a reduction gear, the accumulator spring must overcome not only the resistance of the brake mechanism but also the resistance of the gearbox and motor bearings and the entire mass inertia of the drive train.
Vor diesem Hintergrund setzt die Erfindung bei dem Erkennen des Problems einer Überdimensionierung der Speicherfeder aufgrund der Widerstände der Getriebe- und Motorlagerungen und der gesamten Massenträgheit des Antriebsstranges an und setzt sich zur Aufgabe, die gattungsgemäße Zuspannvorrichtung derart weiterzuentwickeln, daß die Baugröße der Speicherfeder für die Speicherbremse verringert werden kann.Against this background, the invention is based on the recognition of the problem of over-dimensioning of the accumulator spring due to the resistance of the gearbox and engine bearings and the overall inertia of the drive train and sets itself the task of further developing the generic application device in such a way that the size of the accumulator spring for the accumulator brake can be reduced.
Die Erfindung erreicht dieses Ziel durch den Gegenstand des Anspruches 1, also über die konstruktiv einfach realisierbare Idee, den Kraftumsetzer mit einer Kupplung zum Ein- und Auskuppeln des Elektromotors und/oder weiterer Elemente in und aus dem Antriebsstrang vom Elektromotor zu den Bremsbacken oder Bremsklötzen zu versehen. Die Kupplung ermöglicht in unkomplizierterweise das Abkoppeln eines Teiles des Antriebsstranges zur Minimierung der Schließwiderstände der Bremse als Teil einer übergreifenden Fail-Safe-Strategie. Wird dieser Teil des Abtriebsstranges abgekoppelt, wenn eine Speicherbremsung durchzuführen ist, wird auch der Widerstand des verbleibenden Teiles des Antriebsstranges, den die Feder noch zu lösen hat, herabgesetzt. Dadurch ist es möglich, die Feder gegenüber dem Stand der Technik kleiner zu dimensionieren.The invention achieves this goal through the subject matter of claim 1, i.e. through the structurally simple idea of providing the power converter with a clutch for coupling and uncoupling the electric motor and/or other elements in and out of the drive train from the electric motor to the brake shoes or brake blocks. The clutch enables a part of the drive train to be uncoupled in an uncomplicated manner in order to minimize the closing resistance of the brake as part of an overarching fail-safe strategy. If this part of the drive train is uncoupled when storage braking is to be carried out, the resistance of the remaining part of the drive train that the spring still has to release is also reduced. This makes it possible to dimension the spring smaller than the prior art.
Nach einer bevorzugten Variante der Erfindung wird die Kupplung als Magnetkupplung, insbesondere als Magnet-Zahnkupplung ausgebildet. Derartige Kupplungen sind als handelsübliche Bauelemente kostengünstig erhältlich. Der Magnetkupplung wird vorzugsweise eine Ansteuereinheit zugeordnet, welche dazu ausgelegt ist, bei einem Stromausfall ein Auskuppeln zu bewirken, um eine Notbremsung zu erleichtern. According to a preferred variant of the invention, the clutch is designed as a magnetic clutch, in particular as a magnetic tooth clutch. Such clutches are available inexpensively as commercially available components. The magnetic clutch is preferably assigned a control unit which is designed to disengage the clutch in the event of a power failure in order to facilitate emergency braking.
Die Erfindung eignet sich insbesondere auch für Bremskrafterzeuger, die nach dem Prinzip der „Nullpunktverschiebung" arbeiten. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist der Bremskraftumsetzer dabei derart ausgelegt, daß die vom Bremskrafterzeuger bei einer Bremsung aufzubringende Kraft zur Erzeugung eines definierten Bremszuspannkraftwertes, der größer als Null und kleiner als die maximale Bremskraft ist, Null beträgt. An einem definierten Betriebspunkt bzw. für einen Bremszuspannkraftwert zwischen Null und der maximalen Bremskraft wirkt also der BremskrafterzeugerThe invention is particularly suitable for brake force generators that operate according to the "zero point shift" principle. In contrast to the prior art, the brake force converter is designed in such a way that the force to be applied by the brake force generator during braking to generate a defined brake application force value that is greater than zero and less than the maximum braking force is zero. At a defined operating point or for a brake application force value between zero and the maximum braking force, the brake force generator therefore acts
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nicht; die Bremskraft wird vielmehr an diesem Punkt allein vom Energiespeicher (z.B. Feder) erzeugt. Dieser „Nullpunkt" reiner Feder-Bremskrafterzeugung liegt andererseits auch nicht wie beim rein passiven System bei der maximalen Bremskraft. Zur Erzeugung der maximalen Bremskraft wirkt vielmehr zusätzlich der Bremskraft- (und Energie)-erzeuger. Zur Erzeugung kleinerer Bremskräfte wirkt der Bremskrafterzeuger quasi als „Bremskraftherabsetzer" der Kraft vom Energiespeicher bzw. der Federkraft entgegen.not; the braking force is rather generated at this point solely by the energy storage device (e.g. spring). On the other hand, this "zero point" of pure spring braking force generation is not at the maximum braking force, as is the case with a purely passive system. Rather, the braking force (and energy) generator also acts to generate the maximum braking force. To generate smaller braking forces, the braking force generator acts as a sort of "braking force reducer" against the force from the energy storage device or the spring force.
Anders als nach dem Stand der Technik bekannt, wird der Bremskrafterzeuger somit in beiden Lastrichtungen, d.h. sowohl zum Anlegen der maximalen Bremskraft als auch zum Lösen der Bremse eingesetzt. Dadurch, daß der Bremskraftumsetzer derart ausgelegt ist, daß auch bei ausgeschaltetem Antrieb bzw. Bremskrafterzeuger z.B. eine mittlere Bremskraft anliegt, ist lediglich eine Art „unterstützender Antrieb" erforderlich, um entweder die maximale Bremskraft oder die Brems-Lösestellung einzustellen. Der Antrieb - bei einem elektromechanischen System ein Elektromotor - wird dazu genutzt, beim Lösen die Federkraft zu verringern und beim Bremsen nach dem Erreichen des Kräftegleichgewichtes zwischen der Bremszuspannkraft und der Federkraft die Bremskraft weiter zu erhöhen. Der Antrieb arbeitet damit nach einer Art „Zweirichtungsprinzip". Damit kombiniert das Systeme wichtige Vorteile eines passiven Bremssystemes mit Vorteilen eines aktiven Bremssystems. Ähnlich zu einem passiven Bremssystem realisiert auch das erfindungsgemäße System mit Nullpunktverschiebung eine Art Fail-Safe-System. Andererseits kann eine Speicherfeder zur Bremszuspannung deutlich kleiner realisiert werden als bei einem rein passiven Bremssystem. Bei einem elektrischen Antrieb können sowohl die Feder als auch deren Spann- und Antriebsmotor aufgrund der Erfindung bis zur Hälfte geringer dimensioniert werden, wobei jedoch der Vorteil durch zunehmende Belastungskollektive, Vorgabe bestimmter Restbremskräfte bei einem Ausfallen der Bremse, Parkbremse und eine weiche Federcharakteristik beliebig und kontinuierlich verringert werden kann.Unlike what is known in the prior art, the brake force generator is thus used in both load directions, i.e. both to apply the maximum braking force and to release the brake. Because the brake force converter is designed in such a way that, for example, a medium braking force is applied even when the drive or brake force generator is switched off, only a type of "supporting drive" is required to set either the maximum braking force or the brake release position. The drive - an electric motor in an electromechanical system - is used to reduce the spring force when releasing and to further increase the braking force when braking after the force equilibrium between the brake application force and the spring force has been reached. The drive thus works according to a type of "two-way principle". The system thus combines important advantages of a passive braking system with the advantages of an active braking system. Similar to a passive braking system, the system according to the invention with zero point shift also implements a type of fail-safe system. On the other hand, a storage spring for brake application can be made significantly smaller than in a purely passive braking system. In an electric drive, both the spring and its tensioning and drive motor can be up to half smaller thanks to the invention, although the advantage can be reduced as desired and continuously by increasing load collectives, specifying certain residual braking forces in the event of a brake failure, parking brake and a soft spring characteristic.
Da andererseits der Antrieb anders als bei einem aktiven Bremssystem die Bremskraft nicht allein erzeugen muß, kann der Antrieb sowie auch der gesamte Antriebsstrang kleiner dimensioniert werden als bei einem rein aktiven System.On the other hand, since the drive does not have to generate the braking force alone, unlike with an active braking system, the drive and the entire drive train can be dimensioned smaller than with a purely active system.
Diese Nullpunktverschiebung führt dazu, daß die Speicherfeder relativ genau auf einen bestimmten Arbeitspunkt abgestimmt und relativ zu rein passiven Bremssystemen relativ klein ausgeführt wird. Diese kleine Dimensionierung wird aber ohne die erfindungsgemäße Kupplung im Antriebsstrang der Bremse dadurch zunichte gemacht, daß die Speicherfeder insbesondere aufgrund der mit abnehmender Temperatur zunehmenden Widerstände im Antriebsstrang größer dimensioniert werden muß, als dies ohne die Widerstandseffekte infolge der Temperaturabnahme nötig wäre. Die Möglichkeit des Auskuppeins von Teilen des Antriebsstranges wirkt diesem Effekt auf einfache Weise entgegen. So kann die minimal dimensionierte Feder die (nur im Leerlauf befindliche) Spindel und die übrige Bremsmechanik unter weitgehend vollständiger Ausnutzung der in der Feder gespeicherten Energie zurücktreiben und ihre Bremsfunktion stets bei hoher Betriebssicherheit erfüllen.This zero point shift means that the accumulator spring is adjusted relatively precisely to a specific operating point and is relatively small compared to purely passive braking systems. However, without the clutch according to the invention in the drive train of the brake, this small dimensioning is negated by the fact that the accumulator spring has to be dimensioned larger than would be necessary without the resistance effects as a result of the temperature drop, particularly due to the increasing resistance in the drive train. The possibility of disengaging parts of the drive train counteracts this effect in a simple way. The minimally dimensioned spring can thus drive back the spindle (which is only idling) and the rest of the brake mechanism while making almost complete use of the energy stored in the spring and always fulfilling its braking function with a high level of operational reliability.
Die weiteren Unteransprüche geben u.a. jeweils bevorzugte Auslegungen der Erfindung an (Nullpunkt zwischen 25 und 75%, oder zwischen 40 und 60% oder bei 50%). Oftmals wird als sichere Rückfallebene - z.B. bei einem Ausfall elektrischer Energie - eine Bremskraft von 50% der maximalen Bremskraft genügen. Der Nullpunkt kann im wesentlichen frei gewählt werden, der Fachmann kann sich hierbei an den jeweiligen Sicherheitsanforderungen - nämlich Fahrzeug und Streckenparametern - des Anwendungsfalles orientieren. So wird er den Nullpunkt zur Realisierung genügender Bremsreserven beispielsweise bei der Auslegung eines Straßenbahnbremssystem für eine Stadt mit viel Gefällestrecken einige Prozente „höher" ansiedeln als in einer Stadt, deren Straßenbahnsystem weitestgehend frei von Gefällestrecken ist.The other subclaims specify, among other things, preferred designs of the invention (zero point between 25 and 75%, or between 40 and 60% or at 50%). Often, a braking force of 50% of the maximum braking force will suffice as a safe fallback level - e.g. in the event of an electrical power failure. The zero point can essentially be freely selected; the expert can base his decision on the respective safety requirements - namely vehicle and route parameters - of the application. For example, when designing a tram braking system for a city with many downhill sections, he will set the zero point a few percent "higher" than in a city whose tram system is largely free of downhill sections in order to achieve sufficient braking reserves.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen.Further advantageous embodiments of the invention can be found in the remaining subclaims.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigt:The invention is described in more detail below with reference to the drawing using exemplary embodiments. It shows:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer mit einer erfindungsgemäßen Zu-Fig. 1 shows a first embodiment of a device with an inventive
spannvorrichtung versehenen Bremszangeneinheit in einer Brems-Lösestellung; brake caliper unit provided with a tensioning device in a brake release position;
Fig. 2 die Zuspannvorrichtung der Bremszangeneinheit aus Fig. 1 bei AnlieFig. 2 the application device of the brake caliper unit from Fig. 1 in position
gen der mittleren Bremskraft;of the average braking force;
Fig. 3 die Zuspannvorrichtung der Bremszangeneinheit aus Fig. 1 bei Anliegen der maximalen Bremskraft;
10Fig. 3 shows the application device of the brake caliper unit from Fig. 1 when the maximum braking force is applied;
10
Fig. 4 ein Bremskraftdiagramm.Fig. 4 a braking force diagram.
Fig. 1 zeigt eine Zuspannvorrichtung 2 für eine Schienenfahrzeug-Scheibenbremse 4. Die Zuspannvorrichtung 2 umfaßt einen als Elektromotor 6 (mit angesetzter Motorbremse 6') ausgebildeten Bremskrafterzeuger, wobei die Abtriebswelle 8 des E-lektromotors (oder die Abtriebswelle eines dem Elektromotor 6 zugeordneten Getriebes) über einen Zahnriemen 10 ein Ritzel 12 antreibt, welches auf einer mehrfach gestuften Spindelhülse 14 mittels eines (Nadel-)Lagers 16 relativ zur Spindelhülse 14 drehbar gelagert ist.Fig. 1 shows an application device 2 for a rail vehicle disc brake 4. The application device 2 comprises a braking force generator designed as an electric motor 6 (with attached motor brake 6'), wherein the output shaft 8 of the electric motor (or the output shaft of a gear assigned to the electric motor 6) drives a pinion 12 via a toothed belt 10, which is rotatably mounted on a multi-stepped spindle sleeve 14 by means of a (needle) bearing 16 relative to the spindle sleeve 14.
An eine axiale Stirnseite des Ritzels 12 ist eine Magnet-Zahnkupplung 18 mit Stromzuführung 19 angesetzt, die wiederum auf einem axialen Endabschnitt der Spindelhülse 14 befestigt ist. Dreht sich der Elektromotor 6 und damit über den Zahnriemen 10 das Ritzel 12, so dreht sich die Spindelhülse 14 bei geschlossener Magnet-Zahnkupplung 18 mit. Bei geöffneter Magnet-Zahnkupplung 18 dreht sich das Zahnrad 12 hingegen frei auf der Spindelhülse 14. Die Kupplung 18 ist damit dazu ausgelegt, das Umschlingungsgetriebe mit dem Zahnriemen 10 und dem Ritzel 12 sowie den Elektromotor 6 in und aus dem Antriebsstrang zu den Bremsbelägen 54 ein- und auszukuppeln. Insbesondere wird die Drehung der Bremsspindel 20, welche sich zusammen mit der Spindelhülse 14 dreht, mit dem Umschlingungsgetriebe und dem Elektromotor 6 gekoppelt bzw. von diesen Elementen abgekoppelt. Wie ferner in Fig. 1 bis 3 zu erkennen, ist die Kupplung 18 besonders raumsparend im axialen Endbe-A magnetic tooth clutch 18 with power supply 19 is attached to an axial end face of the pinion 12, which in turn is fastened to an axial end section of the spindle sleeve 14. If the electric motor 6 rotates and thus the pinion 12 via the toothed belt 10, the spindle sleeve 14 rotates with it when the magnetic tooth clutch 18 is closed. When the magnetic tooth clutch 18 is open, however, the gear 12 rotates freely on the spindle sleeve 14. The clutch 18 is thus designed to engage and disengage the belt transmission with the toothed belt 10 and the pinion 12 as well as the electric motor 6 in and out of the drive train to the brake pads 54. In particular, the rotation of the brake spindle 20, which rotates together with the spindle sleeve 14, is coupled to the belt transmission and the electric motor 6 or decoupled from these elements. As can also be seen in Fig. 1 to 3, the coupling 18 is particularly space-saving in the axial end region.
reich des als Bremsspindel ausgelegten Bolzens 20 angeordnet. Sie sitzt dort zwischen einem Lager 22 zur Lagerung des Bolzens 20 am Bremsrahmen 26 und dem Ritzel 22 des Umschlingungsgetriebes koaxial zu der Spindelhülse 14 auf dem Bolzen 20.
5area of the bolt 20 designed as a brake spindle. It sits there between a bearing 22 for supporting the bolt 20 on the brake frame 26 and the pinion 22 of the belt transmission coaxially to the spindle sleeve 14 on the bolt 20.
5
Die in Fig. 2 und 3 dargestellte Magnet-Zahnkupplung ist als handelsübliches Bauelement erhältlich. Sie eignet sich in hervorragender Weise zur Realisierung der Erfindung. Ein Ringmagnet 62 mit eingegossener Spule 64 bildet bei Stromdurchfluß ein Magnetfeld, welches den Anker 66 verschließt. Beim Ausschalten des Stromes wird der Anker 66 von einer Feder 68 vorgedrückt.The magnetic tooth coupling shown in Fig. 2 and 3 is available as a commercially available component. It is ideally suited to the implementation of the invention. A ring magnet 62 with a cast-in coil 64 forms a magnetic field when current flows through it, which closes the armature 66. When the current is switched off, the armature 66 is pushed forward by a spring 68.
Wie besonders gut in Fig. 2 und 3 zu sehen, ist die Spindelhülse 14 auf dem als Bremsspindel fungierenden Bolzen bzw. einer Welle 20 befestigt, dessen eines axiales Ende mit dem Kugellager 22 drehbar in der Hülse 23 gelagert ist, die unverdrehbar in eine Öffnung 24 eines zweiteiligen Bremsrahmens (bzw. „Sattels") 26 (mit den Abschnitten 26a und 26b) eingesetzt ist. In der Öffnung 24 ist eine Abdeckung 28 verschraubt, welche eine Zugangsmöglichkeit für eine Rückstellmutter 30 zum manuellen Verstellen der Spindel (z.B. zum Lösen der Bremse) bietet.As can be seen particularly well in Fig. 2 and 3, the spindle sleeve 14 is fastened to the bolt or shaft 20 acting as a brake spindle, one axial end of which is rotatably mounted with the ball bearing 22 in the sleeve 23, which is non-rotatably inserted into an opening 24 of a two-part brake frame (or "saddle") 26 (with the sections 26a and 26b). A cover 28 is screwed into the opening 24, which provides access for a reset nut 30 for manual adjustment of the spindle (e.g. to release the brake).
Die zweite, von der Abdeckung 28 abgewandte, axiale Stirnfläche des Ritzels 12 grenzt an eine sich axial verbreiternde Abstufung 14' der Spindel 14 an, wobei der Außenumfang der Abstufung 14' in einen nach innen an den Bremsrahmen 26 angeformten, hohlzylindrischen Rahmenansatz 26c des Bremsrahmens 26 eingreift und im Rahmenansatz 26c mittels eines Wälzlagers 32 drehbar gelagert ist.The second axial end face of the pinion 12, facing away from the cover 28, adjoins an axially widening step 14' of the spindle 14, wherein the outer circumference of the step 14' engages in a hollow cylindrical frame extension 26c of the brake frame 26, which is formed inwardly on the brake frame 26 and is rotatably mounted in the frame extension 26c by means of a rolling bearing 32.
Das zweite axiale Ende des Bolzens bzw. der Welle 20 erstreckt sich über die axiale Stirnseite des Rahmenansatzes 26c hinaus. Die Innenwandung des hohlzylindrischen Endbereiches der Abstufung 14' und die Innenwandung des inneren Rahmenansatzes 26' bilden eine hohlzylindrische Aufnahme für ein Ende einer axial verschieblichen, äußeren Hülse 34. In die axiale Öffnung der Hülse 34 ist eine Hülsenmutter 36 verdrehbar auf den Bolzen 20 gesetzt, der in diesem Bereich mit Außengewinde versehen ist. (Hier kann z. B. ein Wälzspindeltrieb realisiert werden.)The second axial end of the bolt or shaft 20 extends beyond the axial end face of the frame extension 26c. The inner wall of the hollow cylindrical end region of the step 14' and the inner wall of the inner frame extension 26' form a hollow cylindrical receptacle for one end of an axially displaceable, outer sleeve 34. A sleeve nut 36 is placed in the axial opening of the sleeve 34 so that it can rotate on the bolt 20, which is provided with an external thread in this area. (A roller spindle drive can be implemented here, for example.)
Zwischen dem Gehäuseansatz 26c und einem tellerartigen Ansatz 34' der Hülse 34 ist ein Federpaket 38 angeordnet. An die vom Federpaket 38 abgewandte Stirnseite des Hülsenansatzes 34' ist wiederum ein Auge 40 mit einem Langloch 41 angeformt, in das ein Bolzen 42 eingreift, welcher mit einem Ende eines Exzenterhebels 44 einer Exzenteranordnung 46 verbunden ist. Der Exzenter weist eine Exzenterwelle 48 auf, die an einen Zangenhebel 49a angelenkt ist, der mit einem zweiten Zangenhebel 49b eine Bremszange 50 bildet. An den einen Enden der Zangenhebel 49 sind jeweils Belaghalter 52 mit Bremsbelägen 54 angeordnet, die in Richtung der Achse einer Bremsscheibe 56 verschieblich sind. Die von den Bremsbelägen 54 abgewandt liegenden Enden der Zangenhebel 49 sind miteinander über einen Druckstangensteller 58 verbunden, der vorzugsweise elektrisch betätigt ausgelegt ist und einen Kraftsensor und eine Notlöseeinrichtung (nicht dargestellt) umfaßt.A spring assembly 38 is arranged between the housing extension 26c and a plate-like extension 34' of the sleeve 34. On the end face of the sleeve extension 34' facing away from the spring assembly 38, an eye 40 with an elongated hole 41 is formed into which a bolt 42 engages, which is connected to one end of an eccentric lever 44 of an eccentric arrangement 46. The eccentric has an eccentric shaft 48 which is hinged to a caliper lever 49a, which forms a brake caliper 50 with a second caliper lever 49b. At one end of the caliper levers 49, pad holders 52 with brake pads 54 are arranged, which can be moved in the direction of the axis of a brake disk 56. The ends of the caliper levers 49 facing away from the brake pads 54 are connected to one another via a push rod actuator 58, which is preferably designed to be electrically operated and comprises a force sensor and an emergency release device (not shown).
Die Funktion der Bremse wird aus dem Zusammenspiel der Fig. 1 bis 3 deutlich. Fig. 1 veranschaulicht die Lösestellung, Fig. 2 eine Bremsstellung mit mittlerer Bremskraft und Fig. 3 eine Bremsstellung mit maximaler Bremskraft. Die mittlere Bremsstellung wird allein durch die Federkraft erreicht.The function of the brake becomes clear from the interaction of Fig. 1 to 3. Fig. 1 illustrates the release position, Fig. 2 a braking position with medium braking force and Fig. 3 a braking position with maximum braking force. The medium braking position is achieved solely by the spring force.
Der Elektromotor 6 bildet den Bremskrafterzeuger, die weiteren Elemente des Kraftübertragungswegs „hinter" bzw. vom Elektromotor 6 bis zur Bremsscheibe 56 einen Bremskraftumsetzer 60. Das Federpaket 38 bildet einen Energiespeicher, der ebenfalls zur Erzeugung von Bremskraft genutzt wird.The electric motor 6 forms the braking force generator, the other elements of the force transmission path "behind" or from the electric motor 6 to the brake disk 56 form a braking force converter 60. The spring assembly 38 forms an energy storage device, which is also used to generate braking force.
Wie zu erkennen, entspannt sich das Federpaket 38 bei zunehmender Bremskraft.As can be seen, the spring assembly 38 relaxes as the braking force increases.
Das Federpaket ist dabei derart ausgelegt, daß beim Anliegen einer mittleren Bremskraft keine Bestromung des Motors 6 notwendig ist. Zum Erreichen der Lösestellung und zum Erreichen der maximalen Bremskraft läuft dagegen der Elektromotor 6 jeweils in entgegengesetzter Drehrichtung und verstellt damit die axiale Länge des Linearantriebes aus der Spindelhülse 14, dem Bolzen 20 und der HülseThe spring assembly is designed in such a way that when a medium braking force is applied, no current is required to the motor 6. To reach the release position and to reach the maximum braking force, however, the electric motor 6 runs in the opposite direction of rotation and thus adjusts the axial length of the linear drive consisting of the spindle sleeve 14, the bolt 20 and the sleeve
34. Eine Längenveränderung des Linearantriebes verstellt wiederum den Exzenter 46 und öffnet oder schließt damit die Bremszange 50.34. A change in the length of the linear drive in turn adjusts the eccentric 46 and thus opens or closes the brake caliper 50.
In Fig. 4 gibt die C-Achse die vom Aktuator aufzubringende Kraft und die B-Achse die an den Bremsbacken anliegende Kraft wieder. Die Kurve B1 gibt die Charakteristik eines passiven Bremssystems, die Kurve B2 die Charakteristik eines aktiven Bremssystems und die Kurve B3 die bevorzugte Einstellung des Bremssystemes der Erfindung wieder (zentrischer Nullpunkt). Die Kurve B4 gibt dagegen eine exzentrische Nullpunktverschiebung wieder. Der Nullpunkt liegt bei ca. 70% der maximalen Bremskraft, so daß das System stärker der Auslegung eines passiven Bremssystemes ähnelt (stärkere Feder bzw. stärkere Bremskraft beim Ausfall des Bremskrafterzeugers). Das passive Bremssystem, bei dem bei maximaler Bremskraft der Antrieb eine Kraft von Null Newton erzeugt, wird beispielsweise im Vollbahnbereich und das aktive Bremssystem, bei dem bei maximaler Bremskraft der Antrieb die größte Kraft erzeugt, im U-Bahnbereich eingesetzt. Nach der Erfindung liegt dagegen durch die Speicherfeder 38 allein die mittlere Bremskraft an.In Fig. 4, the C axis represents the force to be applied by the actuator and the B axis represents the force applied to the brake shoes. Curve B1 represents the characteristics of a passive braking system, curve B2 represents the characteristics of an active braking system and curve B3 represents the preferred setting of the braking system of the invention (centric zero point). Curve B4, on the other hand, represents an eccentric zero point shift. The zero point is at approximately 70% of the maximum braking force, so that the system is more similar to the design of a passive braking system (stronger spring or stronger braking force if the braking force generator fails). The passive braking system, in which the drive generates a force of zero Newtons at maximum braking force, is used, for example, in mainline railways and the active braking system, in which the drive generates the greatest force at maximum braking force, is used in underground railways. According to the invention, on the other hand, the storage spring 38 alone provides the average braking force.
Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel nach Art der Fig. 1 kann der Exzenterwellenantrieb eine Übersetzung von ca. 1/10-1/15 aufweisen. Die Gesamtaktuatorkraft beträgt bei dieser praktischen Ausführung einige kN, woraus an der Bremsscheibe eine maximale Bremskraft von einem Vielfachen dieses Wertes resultiert. Der verschobene Nullpunkt liegt etwa im Gleichgewicht zwischen der Federkraft und der Bremskraft.In a practical embodiment of the type shown in Fig. 1, the eccentric shaft drive can have a ratio of approximately 1/10-1/15. The total actuator force in this practical embodiment is several kN, which results in a maximum braking force of a multiple of this value on the brake disc. The shifted zero point is approximately in equilibrium between the spring force and the braking force.
• · · t ·Eccentric shaft
· · t ·
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