CH630709A5

CH630709A5 - Application device for friction brakes, in particular those of rail vehicles

Info

Publication number: CH630709A5
Application number: CH738678A
Authority: CH
Inventors: Julius Nadas; Josef Staltmeir
Original assignee: Knorr Bremse Gmbh
Priority date: 1977-07-08
Filing date: 1978-07-06
Publication date: 1982-06-30
Also published as: SE429122B; DE2730959A1; DE2730959C3; SE7805725L; DE2730959B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Zuspannvorrichtung für Reibungsbremsen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit einem zwischen einen als Bremszylinder ausgebildeten, ein Kraftabgabeglied aufweisenden Bremsmotor und einem eine Zuspannkraft abgebenden Ausgangsglied eingeordneten Keilgetriebe , welches einen auf einer Keilfläche abrollbaren Rollkörper und ein festes Widerlager aufweist und wobei die Kraftabgaberichtung des Bremsmotors und die Wirkrichtung der Zuspannkraft in einem Winkel zueinander stehen.

Derartige Zuspannvorrichtungen sind bereits vielfach bekannt. Die Kolbenstange des Bremszylinders ist hierbei mit einem zu ihr parallelen Keildruckstück verbunden, dessen Keilfläche über den Rollkörper an einer dem Ausgangsglied zugehörenden Gegenfläche anliegt. Das Ausgangsglied ist dabei stan-genförmig mit zur Bremszylinderachse senkrechter Längsrichtung ausgebildet. Zur Aufnahme der Reaktionskräfte am Keildruckstück ist dieses über einen zweiten Rollkörper gegen eine als festes Widerlager dienende, zur Bremszylinderachse parallele Führungsfläche abgestützt (DT-OS1625 755). Es ist auch bereits bekannt, das Keildruckstück einerseits über eine zur Kolbenachse parallele Führungsbahn gegen eine am Gehäuse als festes Widerlager gelagerte Rolle abzustützen und der andersseitigen Keilfläche eine weitere Rolle zuzuordnen, welche an dem im Gehäuse senkrecht zur Achsrichtung des Kolbens verschieblich gelagerten Ausgangsglied drehbar gelagert ist (DT-OS 2513 870). Bei diesen bekannten Zuspannvorrichtungen fehlen jedoch Mittel, welche ohne Biegebelastung des Ausgangsgliedes die von dem Keilgetriebe auf dieses ausgeübte Querkraftkomponente aufnehmen könnten. Das Ausgangsglied ist hierbei im allgemeinen in Schiebeführungen längsverschieblich gelagert; die erwähnten Querkraftkomponenten belasten diese Lagerstellen und ergeben hier unerwünschte Reibung und Abnutzung.

Allen bekannten Zuspannvorrichtungen mit Keilgetriebe ist gemeinsam, dass sie für den Anlege- und den Festbremshub der von ihnen zuzuspannenden Reibungsbremsen gleiches Übersetzungsverhältnis aufweisen ; der Bremszylinder muss daher bereits zum Überwinden des Anlegehubes der Reibungsbremse einen grossen Hubweg aufweisen, an welchen sich der noch im allgemeinen kleinere, dem Festbremshub der Reibungsbremse entsprechende Hubweg anschliesst. Der grosse Anlegehub des Bremszylinders erfordert beachtlichen Bauaufwand, grosses Bauvolumen und zu seiner Überwindung einen unnötigen Druckmittelverbrauch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zuspannvorrichtung der eingangs genanngen Art derart auszubilden, dass bei geringem Bauaufwand das Ausgängsglied wenigstens weitgehend von unerwünschten Querkraftkomponenten entlastet ist, also ein hoher Wirkungsgrad der Zuspannvorrichtung erreichbar ist, wobei die Zuspannvorrichtung eine möglichst kompakte Bauweise aufweisen und somit infolge kleiner Aussenabmessun-gen nur einen geringen Einbauraum benötigen soll. Des weiteren soll die Möglichkeit bestehen, ohne zusätzlichen Bauaufwand zwischen Anlege- und Festbremshub einen Übersetzungswechsel des Keilgetriebes vorzusehen, damit der Auslegungshub des Bremsmotors gering gehalten werden kann.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass das Keilgetriebe ein zur Kraftabgaberichtung des Bremszylinders im wesentlichen senkrecht verlaufendes Hebelglied aufweist, welches nahe seines einen Endes um eine zur Kraftabgaberichtung des Bremszylinders und zur Wirkrichtung der Zuspannkraft senkrechte Achse schwenkbar an einem der Teile festes Widerlager oder Ausgangsglied und mit Abstand hierzu schwenkbar an einer das Kraftabgabeglied bildenden Kolbenstange angelenkt ist und welches an seinem anderen Ende über den Rollkörper und die Keilfläche gegen das andere der Teile Ausgangsglied oder festes Widerlager abgestützt ist.

Die nach der weiteren Erfindungzweckmässige Ausgestaltung der Zuspannvorrichtung kann den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.

In den Zeichnungen Fig. 1 bis 3 sind drei unterschiedliche Ausführungsbeispiele von nach der Erfindung ausgebildeten Zuspannvorrichtungen schematisiert dargestellt.

Gemäss Fig. 1 ist als Bremsmotor ein Bremszylinder 1 vorgesehen, in welchem ein über einen Lufteinlass 2 druckmittel-beaufschlagbarer Kolben 3 axial verschieblich und in bekannter, hier nicht näher zu beschreibender Weise aus der Achsrichtung des Bremszylinders 1 auslenkbar gelagert ist. Der Kolben 3 trägt als Kraftabgabgeglied eine Kolbenstange 4, deren Ende schwenkbar im mittleren Bereich eines zur Kolbenstange 4 im wesentlichen senkrecht verlaufenden Hebelgliedes 5 angelenkt ist. Das eine Ende des Hebelgliedes 5 ist über einen Bolzen 6 an einem Ausgangsglied 7 schwenkbar angelenkt, welches in einem an den Bremszylinder 1 angeflanschten Gehäuse 8 im wesentlichen senkrecht zum Kolben 3 verschieblich gelagert ist. Am ins Freie ragenden Ende des Ausgangsgliedes 7 sind die Reibglieder der insgesamt nicht dargestellten Reibungsbremse angelenkt. Am anderen Ende des Hebelgliedes 5 ist drehbar ein Rollkörper 9 gelagert, welcher auf einer als festes Widerlager dienenden, in Kraftabgaberichtung gemäss Pfeil I des Bremszylinders 1 zur Längsachse desselben hin ansteigenden Keilfläche 10 abzurollen vermag. Die Keilfläche 10 weist an ihrem dem Bremszylinder 1 benachbarten Ende einen Abschnitt 11 relativ grosser Steigung auf, welcher über eine gerundete Knickstelle 12 in einem dem Bremszylinder 1 entfernteren Abschnitt 13 geringer Steigung übergeht. Der Abschnitt 11 ist dem Anlege- und der Abschnitt 13 dem Festbremshub der Reibungsbremse zugeordnet.

Das Ausgangsglied 7 ist innerhalb des Gehäuses 8 mit einem vorspringenden Nocken 14 versehen, an welchem ein Nocken 15 einer im Gehäuse 8 das Ausgangsglied 7 senkrecht überkreuzend drehbar gelagerten Handbremswelle 16 anliegt.

Der Kolben 3 ist gegenüberliegend zu seiner Druckmittelbeaufschlagung von einer Rückdruckfeder 17 belastet.

Das Hebelglied 5 weist annähernd die Form eines langgestreckten Dreieckes auf, wobei wesentlich ist, dass bei gelöster Reibungsbremse die Verbindungslinie 18 zwischen der Lagerstelle 19 des Rollkörpers 9 am Hebelglied 5 und der Anlenkstelle 20 des Hebelgliedes 5 am Ausgangsglied 7, in Wirkrichtung entsprechend Pfeil II der Zuspannkraft gesehen, sich vom Bremszylinder 1 entfernend zu dessen Kraftabgaberichtung I geneigt verläuft, wobei die Anlenkstelle 21 des Hebelgliedes 5 an der Kolbenstange 4 sich auf Seiten des Bremszylinders 1 neben dieser Verbindungslinie 18 befindet. Durch diese Gestaltung wird erreicht, dass während der Hubbewegung des Kolbens 3 die Anlenkstelle 21 sich wenigstens annähernd nur in Kraftabgaberichtung gemäss Pfeil 1 bewegt und die Kippbewegungen der Kolbenstange 4 sowie des Kolbens 3 somit sehr gering bleiben.

Bei gelöstem Zustand der Reibungsbremse nimmt die Zuspannvorrichtung die aus Fig. 1 ersichtliche Lage ein: Der Kolben 3 befindet sich in seiner oberen Endlage, der Rollkörper 9 liegt etwa am Beginn des Abschnittes 11 an der Keilfläche 10 an, die Verbindungslinie 18 verläuft, wie vorstehend erwähnt und aus der Zeichnung ersichtlich, geneigt, und die Anlenkstelle

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21 befindet sich nur geringfügig näher am Kolben 3 als die Lagerstelle 19.

Zum Bremsen wird der Kolben 3 über denLufteinlass 2 mit Druckluft beaufschlagt und hierdurch entgegen der Kraft der Rückdruckfeder 17 im Bremszylinder 1 verschoben. Dabei wird über die Kolbenstange 4 das Hebelglied 5 um die Anlenkstelle 20 im Uhrzeigersinn verschwenkt, wobei der Rollkörper 9 anfänglich auf dem Abschnitt 11 der Keilfläche 10 abrollt. Die Verbindungslinie 18 nähert sich dabei einer zur Kraftabgaberichtung 1 senkrechten Lage an; hierdurch und infolge der relativ grossen Steigung des Abschnittes 11 der Keilfläche 10 erfährt die Anlenkstelle 20 eine relativ rasche Verschiebung gemäss der Fig. 1 nach links, wodurch die Reibungsbremsen schnell angelegt werden. Sodann gelangt der Rollkörper 9 auf den schwächer geneigten Abschnitt 13 der Keilfläche 10; hierdurch und durch die bereits bewirkte Annäherung der Verbindungslinie 18 an die senkrechte Lage zur Kraftabgaberichtung I wird nunmehr die Anlenkstelle

20 verlangsamt, jedoch mit erhöhter Kraft nach links verschoben , wodurch die Reibungsbremsen mit grosser Kraft zugespannt werden. Bei dieser kombinierten Drehung und Verschiebung des Hebelgliedes 5 bewegt sich die Anlenkstelle 21 annähernd nur in Richtung des Pfeiles I gemäss Fig. 1 abwärts, was einerseits durch die hierbei auftretende Verlängerung der Horizontalprojektion des Abstandes der beiden Anlenkstellen 20 und

21 und andererseits durch Verkürzung der Horizontalprojektion des Abstandes zwischen der Lagerstelle 19 und der Anlenkstelle 21 infolge der besonderen Anordnung der Lager- und Anlenkstellen 19, 20 und 21 bedingt ist.

Der Nocken 14 hebt sich dabei vom Nocken 15 der ihre Lage beibehaltenden Handbremswelle 16 nach links ab.

Beim Lösen spielen sich entsprechend umgekehrte Vorgänge ab.

Beim Betätigen der Handbremse wird die Handbremswelle 16 gemäss Fig. 1 nach links gedreht, wobei der Nocken 15 den Nocken 14 nach links drückt und somit eine entsprechende Verschiebung des Ausgangsgliedes 7 mit Zuspannen der Reibungsbremse bewirkt.

Die Zuspannvorrichtung nach Fig. 2 entspricht in wesentlichen Teilen derjenigen nach Fig. 1 ; die entsprechenden Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und brauchen daher nicht erneut beschrieben zu werden. Wesentliche Abweichung ist, dass das Hebelglied 5' ähnlich einem rechteckigen Dreieck ausgebildet ist, wobei die eine Seite als konvex gekrümmte Keilfläche 22 ausgebildet ist. Diese Keilfläche 22 weist eine über ihre Länge ungleichmässige Krümmung auf und liegt an einem Rollkörper 9' an, der am als festes Widerlager dienenden Gehäuse 8 drehbar gelagert ist. Im dargestellten, gelösten Zustand der Zuspannvorrichtung verläuft eine Verbindungslinie 23 von der Anlenkstelle 20 zur Anlagestelle 24 der Keilfläche 22 am Rollkörper 9' etwa senkrecht zur Kraftabgaberichtung gemäss Pfeil I, und die Anlenkstelle 21 befindet sich auf Seiten des Bremszylinders 1 weit seitlich versetzt neben dieser Verbindungslinie 23.

Wird zum Bremsen der Kolben 3 durch Druckmittelbeaufschlagung gemäss Fig. 2 nach unten verschoben, so wird wie bei der Ausführung nach Fig. 1 das Hebelglied 5' um die Anlenkstelle 20 im Uhrzeigersinn gedreht; die Keilfläche 22 wälzt sich dabei auf dem Rollkörper 9 ' ab, wobei das Hebelglied 5 ' und das mit diesem über die Anlenkung 20 gekoppelte Ausgangsglied 7 gemäss Fig. 2 nach links versetzt werden. Infolge der Geometrie der Anlenkstellen 29 und 21 sowie der ihre Lage ändernden Anlagestelle 24 erfährt dabei die Anlenkstelle 21 eine Abwärtsbewegung im wesentlichen in Kraftabgaberichtung I ohne nennenswerte Seitenversetzungen nach links oder rechts. Im übrigen entspricht die Funktion weitgehend derjenigen der Ausführung nach Fig. 1 und braucht daher hier nicht weiter beschrieben zu werden.

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Bei der Zuspannvorrichtung nach Fig. 3 ist das wiederum ben somit die Kippbewegungen der Kolbenstange 4 und des

ähnlich einem Dreieck gestaltete Hebelglied 5" nahe seines Kolbens 3 gering. Im übrigen entsprechen der Aufbau und die rechten Endes mittels der Anlenkstelle 20' am als festes Widerla- Funktion der Zuspannvorrichtung nach Fig. 3 weitgehend denje-

ger dienenden Gehäuse 8 schwenkbar angelenkt und trägt an nigen nach den vorstehend geschilderten Ausführungsformen seiner gegenüberliegenden Seite eine Keilfläche 25, welche 5 gemäss Fig. 1 und Fig. 2 und brauchen daher nicht wiederholt zu konvex mit unterschiedlicher Krümmung ausgebildet ist. An der werden.

Keilfläche 25 liegt der Rollkörper 9" an. welcher drehbar am Es ist offensichtlich, dass bei sämtlichen Ausführungsformen

Ausgangsglied 7 gelagert ist. Die Anlenkstelle 21 der Kolben- der Zuspannvorrichtung das Ausgangsglied 7 weitgehend von

Stange 4 ist am Hebelglied 5" derart angeordnet, dass nach Querkräften, die parallel zur Kraftabgaberichtung gemäss Pfeil I

Zurücklegen des halben Maximalhubes des Kolbens 3 im Brems- 10 wirken, entlastet ist, da ein grosser Anteil dieser Belastung vom zylinder 1 die Verbindungslinie 26 zwischen den beiden Anlenk- jeweiligen festen Widerlager, der Keilfläche 10, der Lagerung stellen 20' und 21 etwa senkrecht zur Kraftabgaberichtung des Rollkörpers 9' bzw. der Anlenkstelle 20' aufgenommen wird.

gemäss Pfeil I verläuft; der Rollkörper 9" liegt dabei annähernd in Bei den Ausführungen nach Fig. 2 und Fig. 3 ist es durch der Mitte der Längserstreckung der Keilfläche 25 an dieser an. entsprechende Gestaltung der Keilfläche 22 bzw. 25 möglich.

Die Anlagestelle befindet sich dabei auf Seiten des Bremszylin- 15 neben einem Steigungswechsel des aus dieser Keilfläche und dem ders 1 neben der Verlängerung der Verbindungslinie 26. Das mit ihr zusammenwirkenden Rollkörper9' bzw. 9" gebildeten

Ausgangsglied 7 ist dabei bereits um einen bestimmten Hubweg Keilgetriebes entsprechend der Kraftanforderung der Reibungs-

nach links verschoben, und die Reibungsbremse befindet sich bremse in deren einzelnen Hubbereichen eine sehr weitgehende bereits im Bereich ihres Festbremshubes. Hier erfährt infolge der bis völlige Entlastung des Ausgangsgliedes 7 von Querkräften zu besonderen Geometrie der Anlenkstellen 20' und 21 am Hebel- 20 erreichen. Die hierdurch bewirkte Entlastung der Führung des glied 5" die Anlenkstelle 21 während der Hubbewegungen des Ausgangsgliedes 7 wirkt sich reibungs- und verschleissmindernd

Kolbens 3 eine Kreisbewegung um die Anlenkstelle 20', wobei aus, so dass die erfindungsgemäss ausgebildeten Zuspannvor-

die Anlenkstelle 21 im wesentlichen Vertikalbewegungen und richtungen einen hohen Wirkungsgrad und eine geringe Störan-

nur geringe Horizontalverschiebungen erfährt. Auch hier blei- fälligkeit aufweisen.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Zuspannvorrichtung für Reibungsbremsen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit einem zwischen einen als Bremszylinder ausgebildeten, ein Kraftabgabeglied aufweisernden 5 Bremsmotor und einem eine Zuspannkraft abgebenden Ausgangsglied eingeordneten Keilgetriebe, welches einen auf einer Keilfläche abrollbaren Rollkörper und ein festes Widerlager aufweist und wobei die Kraftabgaberichtung des Bremsmotors und die Wirkrichtung der Zuspannkraft in einem Winkel zuein- 10 ander stehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilgetriebe ein zur Kraftabgaberichtung (Pfeil I) des Bremszylinders (1) im wesentlichen senkrecht verlaufendes Hebelglied (5,5', 5") aufweist, welches nahe seines einen Endes um eine zur Kraftabgaberichtung des Bremszylinders (1) und zur Wirkrichtung (Pfeil II) 15 der Zuspannkraft senkrechte Achse schwenkbar an einem der

Teile festes Widerlager (8) oder Ausgangsglied (7) und mit Abstand hierzu schwenkbar an einer das Kraftabgabeglied bildenden Kolbenstange (4) angelenkt ist, und welches an seinem anderen Ende über den Rollkörper (9,9', 9") und die Keilfläche 20 (10,22,25) gegen das andere der Teile Ausgangsglied oder festes Widerlager abgestützt ist.
2. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (4) schwenkbar im Bremszylinder (1) gelagert ist.
3. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelglied (5) einerseits am Ausgangsglied (7) und in seinem mittleren Abschnitt an der Kolbenstange (4) angelenkt ist und andererseits den Rollkörper (9) trägt, der an der am festen Widerlager (Gehäuse 8) angeordneten Keilfläche 30 (10) anliegt.
4. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn-' zeichnet, dass das Hebelglied (5') einerseits am Ausgangsglied (7) und in seinem mittleren Abschnitt an der Kolbenstange (4) angelenkt ist und andererseits mit einer konvex gewölbten Keilfläche (22) endet, an welcher der am festen Widerlager (8) gelagerte Rollkörper (9') anliegt.
5. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelglied (5") einerseits am festen Widerla ger (8) und in seinem mittleren Abschnitt an der Kolbenstange (4) angelenkt ist und andererseits mit einer konvex gewölbten Keilfläche (25) endet, an welcher der am Ausgangsglied (7) gelagerte Rollkörper (") anliegt.
6. Zuspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Keilfläche (10,22,25) in ihrem 45 im Lösehub der Reibungsbremse wirksamen Bereich (11) eine grosse Steigung und in ihrem dem Festhub der Reibungsbremse entsprechenden Bereich (13) eine geringe Steigung aufweist.
7. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelglied (5) eine langgestreckte Dreiecksform 50 aufweist, dass bei gelöster Reibungsbremse die Verbindungslinie (18) zwischen der Lagerstelle (19) des Rollkörpers (9) und der Anlenkstelle (20) des Hebelgliedes am Ausgangsglied (7) in Wirkrichtung (Pfeil II) der Zuspannkraft sich vom Bremsmotor entfernend zu dessen Kraftabgaberichtung (Pfeil I) geneigt ver- 55 läuft und dass hierbei die Anlenkstelle (21) des Hebelgliedes an der Kolbenstange (4) sich auf Seiten des Bremszylinders (1)

neben dieser Verbindungslinie befindet.
9. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, das das Hebelglied (5") dreiecksähnlich ausgebildet ist, dass in halber Hubstellung des Bremszylinders (1) die Verbindungslinie (26) zwischen den Anlenkstellen (20', 21) des Hebelgliedes (5") am festen Widerlager (8) und an der Kolbenstange (4) etwa senkrecht zur Kraftabgaberichtung (Pfeil I) verläuft und dass hierbei die Anlagestelle des Rollkörpers (9") an der Keilfläche (25) sich auf Seiten des Bremszylinders (1) neben der Verlängerung dieser Verbindungslinie befindet.

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8. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass das Hebelglied (5') dreiecksähnlich ausgebildet ist, dass bei gelöster Reibungsbremse die Verbindungslinie (23)

zwischen der Anlagestelle (24) der Keilfläche (22) am Rollkörper

(9') und der Anlenkstelle (20) des Hebelgliedes am Ausgangs glied (7) etwa senkrecht zur Kraftabgaberichtung (Pfeil I) ver läuft und dass hierbei die Anlenkstelle (21) des Hebelgliedes an der Kolbenstange (4) sich auf Seiten des Bremszylinders (1) neben dieser Verbindungslinie befindet.

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