DE4035045C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektromotorische Bremsbetä
tigungsvorrichtung, die gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1
in der AT 3 89 279 B beschrieben ist.
Die bekannte Bremsbetätigungsvorrichtung arbeitet vor
teilhaft ohne eine gesonderte mechanische Nachstellvorrich
tung.
Auf der vorbeschriebenen bekannten Bremsbetätigungsvor
richtung basiert eine andere, durch die DE 37 09 952 C1 vor
bekannte Bremsbetätigungsvorrichtung, die sich dadurch aus
zeichnet, daß ein Dehnungsmeßstreifen, der direkt in den vom
Federspeicher abgegebenen Bremskraftfluß des Bremsgerätes in
tegriert ist, als ein Brückenzweig einer Wheatstoneschen
Brücke zur Erfassung der abgegebenen Bremskraft verwendet
wird.
Die Steuerung der Bremskraft auf den jeweilig gewünsch
ten Bremskraftwert erfolgt gemäß der DE 37 09 952 C1 durch
einen veränderlichen zweiten Widerstand in der Wheat
stoneschen Brücke, der von einem durch Infrarotlicht gesteu
erten Feldeffekttransistor gebildet ist, dessen Ausgangsklem
men einem Festwiderstand parallel geschaltet sind und dessen
Infrarotlichtquelle als Veränderungskommando des Widerstandes
einen variablen Strom konstanter Spannung erhält.
Bei der Verwirklichung und Erprobung jener bekannten
elektromotorischen Bremsbetätigungsvorrichtung hat sich her
ausgestellt, daß die Störungsanfälligkeit der Bremskraft
werterfassung durch Streuströme nicht unerheblich ist und be
sondere Abschirmungsmaßnahmen erfordert. Verständlich wird
dies durch die Tatsache, daß die Widerstandsänderungen in den
Dehnungsmeßstreifen als Maß für die Bremskraftveränderung
sehr gering sind und daher verstärkt werden müssen. Gleich
zeitig hat sich herausgestellt, daß auch die Steuerung durch
den Feldeffekttransistor temperatur- und störspannungs
empfindlich ist. Zudem ist die in der Wheatstoneschen Brücke
für den Null-Abgleich zu überwachende Widerstandsänderung
sehr gering und erfordert daher empfindliche Nullspannungs
verstärker, die den Null-Abgleich feststellen.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt,
eine auf der eingangs beschriebenen bekannten Bremsbetäti
gungsvorrichtung (AT 3 89 279 B) basierende störungssichere
und präzise arbeitende Weiterentwicklung zu schaffen.
Diese Aufgabe wurde erfindungsgemäß entsprechend dem
Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung hat die erwähnten Nachteile vermieden, indem
die Feder in dem vom Federspeicher ausgehenden Bremskraftfluß
als zusätzliche mechanische Federung zwischen dem
Federspeicherteller und dem inneren Ende des Schubzugrohres
angebracht ist. Die Erfindung nutzt daher den Federweg einer
zusätzlichen Federung. Dieser Federweg wird durch eine mechanische
Übersetzung vergrößtert und auf den für die Höhe des
Bremssignals maßgeblichen veränderbaren Widerstand übertragen.
Als zusätzliche mechanische Federung kommen beispielsweise
Tellerfedern als Maß für die Kräfte in Frage, die durch
die Tellerfedern auf das Bremsgestänge übertragen werden. Um
einen ströungsfreien Bremsbetrieb zu gewährleisten, sieht die
Erfindung weiterhin vor, daß eine Überlastung der zusätzlichen
Federung durch Anschläge am Federspeicherteller und am
inneren Ende des Schubzugrohres begrenzt wird.
In der Praxis ist es ohne Schwierigkeiten möglich, einen
Tellerfederweg im zulässigen Elastizitätsbereich von mindestens
1,5 mm zu erreichen.
Dieser 1,5 mm messende Federweg kann durch eine Hebelübersetzung
nach dem Erfindungsgedanken
1 : 10 auf 15 mm vergrößert werden. Der Hebelweg von 15 mm
wirkt auf einen wegabhängig veränderlichen Widerstand, so daß
über diesen Federweg eine beliebig große Widerstandsänderung
erzeugt werden kann. Es ist möglich, Widerstandsänderungen
von 0-1000 Ohm aber auch von 0-10 000 Ohm oder mehr darzustellen.
Hierbei ist der veränderbare Widerstand in zweckmäßiger
Weise hochohmig und stellt einen Brückenzweig einer
Wheatstoneschen Brücke dar, die aus zwei gleich großen Widerständen
und einem weiteren veränderbaren Widerstand besteht,
bei dem die gleichen Widerstandswerte wie beim veränderbaren
Widerstand einstellbar sind.
Es ist einleuchtend, daß durch diese mit der Erfindung
möglichen hohen Widerstandsänderungen der Brückenabgleich
sehr viel störungsunabhängiger ist, so daß empfindliche Verstärkungsgeräte
nicht notwendig sind.
Nachdem die Federwegkennlinie der Tellerfeder einmal
festgelegt und bekannt ist, kann über diesen Weg der Widerstandswert
äquivalent zur abgegebenen Kraft ermittelt werden
und der zweite veränderliche Widerstand kann als Bremskraftsollwertgeber
zur Steuerung benutzt werden.
Von der GB 21 41 800 A (s. dort Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 8) ist es zwar bekannt, eine Feder (Pos. 115) zwischen
motorischer Krafterzeugung und Bremsgestänge anzuordnen
und die übertragene Bremskraft durch einen "transducer" zu
sensieren. Die durch die GB 21 41 800 A bekannte Anordnung
konnte jedoch nicht dazu anregen,
über die gattungsgemäße Speicherfeder entsprechend der
AT 3 89 279 B hinaus den dort bereits vorhandenen Abgriff der
Bremskraft bei einer zusätzlich anzubringenden weiteren Feder
- quasi einer Meßfeder - vorzusehen und überdies den bei der
Bremsbetätigung auftretenden Federhub übersetzt auf einen
veränderbaren Widerstand - dem Signalspannungsgeber - zu
übertragen.
In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
entsprechend der Erfindung dargestellt, es zeigt,
Fig. 1 eine mehr schematische Darstellung einer
elektromotorischen Bremsbetätigungsvorrichtung,
deren Federspreicherbremsgerät
im axialen Längsschnitt dargestellt ist
und
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Details,
etwa entsprechend dem in Fig. 1
mit der Ziffer II gekennzeichneten Pfeil.
Mit der Bezugsziffer 10 ist ein Elektromotor bezeichnet,
z. B. ein Gleichstrom-Hauptschlußmotor von 24 Volt Betriebsspannung.
Der Elektromotor 10 wird hier als elektrischer Aufzugsmotor
bezeichnet. Die Welle 11 des Motors 10 ist mit einer
Gewindespindel 12 drehverbunden.
Die drehbare Gewindespindel 12 ist gegen Axialbewegung
gesichert und trägt eine Kugelumlaufmutter 14, welche kraft-
und formschlüssig in einem Federteller 15 untergebracht ist.
Der äußere Rand des Federtellers 15 ist über eine Tellerfeder
13 mit dem inneren Ende 47 des Schubzugrohres 16
kraftschlüssig - insbesondere druckfest - verbunden, wobei
die Tellerfeder 13 an dem verstärkten Ende 47 des Schubzugrohres
16 geführt wird.
Das Schubzugrohr 16 wird durch eine Speicherfeder 23 aus
dem Gehäuse 24 in Richtung P nach außen gedrückt. Der elektrische
Aufzugsmotor 10 hingegen wird über eine Einspeisung
bei E1 und E2 mit elektrischer Leistung in Spannrichtung y des
insgesamt mit 25 bezeichneten Federspeichers beaufschlagt und
drückt hierbei die Speicherfeder 23 über den Gewindetrieb 12,
14 zusammen und zieht dabei das Schubzugrohr 16 in das Gehäuse
24 zurück.
Das äußere Ende des Schubzugrohres 16 ist mit einem Auge
17 versehen, das seinerseits mit einem nur schematisch im
Verhältnis verkleinert dargestellten Bremsgestänge 18 bewegungsverbunden
ist.
Die Bremsbacken 19 mit Bremsbelägen 20 wirken auf eine
ebenfalls nur schematisch dargestellte Bremsscheibe 21 auf
einer Achse 22.
Mit dem inneren erweiterten Ende 47 des Schubzugrohres
16 ist ein mit Außengewinde versehener Gleitring 45 bei 48
verschraubt. Die kreiszylindrische Innenmantelfläche 49 des
Gleitringes 45 bildet gemeinsam mit der kreiszylindrischen
Außenmantelfläche 50 der Kugelumlaufmutter 14 eine axiale
Gleitführung über einen maximalen Federweg s der Tellerfeder
13. Die relative axiale Gleitbewegung zwischen den Flächen
49, 50 über den maximalen Federweg s wird durch Anschläge 53, 54 begrenzt.
Um die Tellerfeder 13 gegen Überdehnung zu schützen, ist
der Zwischenraum zwischen dem Federteller 15 und dem inneren
Ende 47 des Schubzugrohres 16 vermittels der Anschläge 54
(Unterfläche des Federtellers 15) und 53 (obere Stirnfläche
des inneren Endes 47) als Hubbegrenzung ausgebildet.
Der am unteren Ende der Kugelgewindemutter 14 angesetzte
Flansch 52 dient dazu, das Schubzugrohr 16 bei der Einwärtsbewegung
in Richtung y über den mit einem Außengewinde 48 in
das innere Ende 47 des Schubzugrohres 16 eingeschraubten
Gleitring 45 mitzuschleppen. Hierbei kann sich der Flansch 52
gegen die untere Stirnfläche 51 des Gleitringes 45 legen.
Der durch die Tellerfeder 13 bei Kraftbeaufschlagung
entstehende Federweg wird über einen axial beweglichen Stift
40 auf einen Hebelarm 41 übertragen. Die Lagerung des Hebelarmes
41 steht über eine als Druckfeder ausgebildete Feder 42
ständig unter einem Druck, der sicherstellt, daß ein Lagerspiel
bei der Bewegung des Stiftes 40 nicht wirksam werden
kann.
Der Hebel 41 wirkt seinerseits auf den Stößel 43, der
einen veränderlichen Widerstand 90b in einem Gehäuse 44 betä
tigt. Da der Hebelarm 41 einen kleinen Kreisbogen beschreibt,
ist sein Ende, das auf den Stößel 43 drückt, bei 55 kugelig
ausgebildet, so daß keine wesentlichen seitlichen Kräfte bei
dem geringen Federdruck der Feder 42 wirksam werden können.
Die Lagerung des Hebelarmes 41 und das Gehäuse 44 sind auf
einer gemeinsamen Halteplatte 46 befestigt, die ihrerseits
mit dem Schubzugrohr 16, zweckmäßig mit dessen innerem Ende
47, starr bewegungsverbunden ist.
Der im Verhältnis 1 : 10 über den Hebel 41 übertragene Federweg
verändert den Widerstand 90b gleichsinnig mit dem
durchlaufenen Federweg.
Das Zusammenspiel der einzelnen Teile in den Fig. 1 und
2 sei im folgenden erläutert:
Bei gleichgroßen Brückenwiderständen 90a + 90b ist die Wheatstonesche Brücke mit den beiden gleich großen Festwider ständen 100 abgeglichen. An den Klemmen K1 und K2 herrscht die Spannung 0. Dieser Zustand ist der normale Zustand, bei spielsweise bei einem stehenden Fahrzeug oder einem mit un veränderlicher Geschwindigkeit sich bewegenden Fahrzeug. Hierbei ist es gleichgültig, ob eine Bremskraft wirkt oder nicht. Es muß nur die Bremskraft gleichbleiben.
Bei gleichgroßen Brückenwiderständen 90a + 90b ist die Wheatstonesche Brücke mit den beiden gleich großen Festwider ständen 100 abgeglichen. An den Klemmen K1 und K2 herrscht die Spannung 0. Dieser Zustand ist der normale Zustand, bei spielsweise bei einem stehenden Fahrzeug oder einem mit un veränderlicher Geschwindigkeit sich bewegenden Fahrzeug. Hierbei ist es gleichgültig, ob eine Bremskraft wirkt oder nicht. Es muß nur die Bremskraft gleichbleiben.
Wird durch Änderung des Widerstandes 90a als Befehlsge
ber die Bremskraft verändert, dann gibt es zwei Möglichkei
ten: entweder soll die Bremskraft erhöht werden oder es soll
die Bremskraft verrringert werden. Der veränderliche Wider
stand 90b ist so geschaltet, daß mit in Richtung P herausfah
rendem Schubzugrohr 16 sich auch sein Widerstand vergrößert.
Wenn nunmehr der Widerstand 90a willkürlich vergrößert wird,
um die Bremskraft zu erhöhen, dann wird durch die Änderung
und Vergrößerung des Widerstandes 90a die Klemmenspannung K2
positiv gegenüber K1.
Die zwischen K2 und K1 entstandene Brückenspannung mit
positiver Klemme K2 bewirkt über das Schaltgerät 36, daß die
Klemmen E3, E4 der Haltebremse 26 Spannung bekommen und die
Haltebremse sich löst.
Dadurch wird die Speicherfeder 23 frei und drückt über
die sich frei drehende Kugelgewindespindel 12 das Schubzug
rohr 16 auswärts in Richtung P und vergrößert damit den
Bremsdruck. Der sich vergrößernde Bremsdruck hat bei der Tellerfeder
13 ebenfalls einen Federweg zur Folge, der im Verhältnis
1 : 10 auf den Widerstand 90b wirkt und ihn so lange
vergrößert, bis die Widerstände 90a und 90b gleich sind und
die Brücke wieder abgeglichen ist. Die Spannung an den Klemmen
K1, K2 verschwindet, und die Elektromagnetbremse 26 erhält
über die Klemmen E3, E4 Spannung. Damit ist der erhöhte
Bremsdruck fixiert.
Soll in einem anderen Falle der Bremsdruck verringert
werden, dann wird der Widerstand 90a verringert und damit ergibt
sich an den Klemmen K1, K2 eine anders gepolte Spannung
als im vorhergehenden Beispiel. K2 wird negativ. Dies hat zur
Folge, daß das Schaltgerät 36 zunächst wieder die Elektromagnetbremse
26 öffnet, indem die Spannung an den Klemmen E3,
E4 abgeschaltet wird. Gleichzeitig erhält jedoch jetzt der
Elektromotor 10 über die Klemmen E1, E2 aus dem Schaltgerät
36 eine Versorgungsspannung, die den Motor entsprechend der Aufzugsrichtung
y dreht und damit die Speicherfeder 23 zusammenpreßt, was
einen verminderten Bremsdruck zur Folge hat.
Diese Verminderung wirkt als Federwegänderung der Tellerfeder 13 über den Hebel 41
auf den Widerstand 90b so lange, bis die beiden Widerstände 90a
und 90b die gleichen Werte haben. Dann ist an den Klemmen K1,
K2 die Brückenspannung 0. Dadurch wird der Motor 10 an den
Klemmen E1, E2 spannungslos und die Bremse 26 erhält an den
Klemmen E3, E4 über das Schaltgerät 36 wieder Spannung und
der verringerte Bremsdruck ist fixiert.
Es sei noch erwähnt, daß die beiden parallel zu den veränderlichen
Widerständen 90a und 90b angeordneten hochohmigen
Anzeigeinstrumente 56, 57 mit analoger oder mit digitaler Anzeige
(z. B. mit Leuchtziffern-Anzeige) versehen sein können.
Immer wenn die Brücke abgeglichen ist, müssen die beiden
Anzeigeinstrumente 56, 57 den gleichen Wert anzeigen. Dies
ist ein Kennzeichen dafür, daß der Bremsvorgang ordnungsgemäß
abläuft und die eingestellte Bremskraft auch erreicht ist.
Wenn nach geraumer Betriebszeit die Bremsbeläge 20 der
Bremsbacken 19 verschlissen sind, dann wird der Abgleich der
beiden Instrumente 56, 57 nicht mehr möglich sein, weil durch
den Verschleiß die Bremskraft nicht mehr ausreicht. Dies ist
das Alarmzeichen für das notwendige Auswechseln der Bremsbe
läge.
Ein besonderer Vorteil dieser soeben beschriebenen
Bremssteuerung liegt darin, daß die sonst notwendigen zusätz
lichen Endschalter, die die Stellung des aufgezogenen Feder
speichers markieren, nicht mehr notwendig sind.
In zweckmäßiger Weise kann der Stillsetzvorgang des Auf
zugsmotors 10 nach vollständig geöffneter Bremse über den Wi
derstand 90a = 0 Ohm durch ein Zeitglied verzögert werden, so
daß zwischen den Bremsbacken 19 und der Bremsscheibe 20 ein
Luftspalt entsteht, wodurch ein überflüssiges Gleiten der ge
lösten Bremsbacken 19 an der Bremsscheibe 20 verhindert wird.
Claims (5)
1. Elektromotorische Bremsbetätigungsvorrichtung für
eine einen Federspeicher, ein Bremsgestänge sowie Bremsbacken
aufweisende Bremsmechanik, insbesondere für Schienenfahr
zeuge, mit einem regelbaren Elektro-Aufzugsmotor und einer
elektrisch steuerbaren Haltebremse für den bei offener Bremse
gespannten und sich beim Bremshub entspannenden Federspeicher,
wobei die von einem Federspeicher-Schubzugrohr über ein
Auge abgegebene Federspeicherkraft die Bremse mittelbar über
das Bremsgestänge beaufschlagt, wobei eine den Elektro-Aufzugsmotor
in Federspeicher-Spannrichtung beaufschlagende Einspeisung
vorgesehen ist, mittels derer die abgegebene Federspeicherkraft
veränderbar ist, und wobei der Federweg einer
im Bremskraftfluß angeordneten Feder auf einen die Einspeisung
mit einem die Bremskraft angebenden Steuersignal beeinflussenden,
veränderbaren elektrischen Widerstand übertragen
wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder in dem vom Federspeicher
(25) ausgehenden Bremskraftfluß als zusätzliche mechanische
Federung (Tellerfeder 13) zwischen dem Federspeicherteller
(15) und dem inneren Ende (47) des Schubzugrohres
(16) angebracht ist, wobei der Federweg (bei s) der zusätzlichen
Federung (Tellerfeder 13) durch eine mechanische Übersetzung
(Hebel 41) vergrößert und auf einen veränderbaren Widerstand
(90b) übertragen wird, und wobei eine Überlastung
der zusätzlichen Federung (Tellerfeder 13) durch Anschläge
(53, 54) am Federspeicherteller (15) und dem inneren Ende
(47) des Schubzugrohres (16) begrenzt wird.
2. Elektromotorische Bremsbetätigungsvorrichtung nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Übersetzung
aus einer Hebelübersetzung (Hebel 41) besteht, deren
Lagerspiel durch die Kraft einer Feder (42) unwirksam gemacht
wird.
3. Elektromotorische Bremsbetätigungsvorrichtung nach
Anspruch 1 oder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der veränderbare Widerstand (90b) hochohmig und ein Brückenzweig
einer Wheatstoneschen Brücke ist, die aus zwei gleich
großen Widerständen (100) und einem weiteren veränderbaren
Widerstand (90a) besteht, bei dem die gleichen Widerstandswerte
wie beim veränderbaren Widerstand (90b) einstellbar
sind.
4. Elektromotorische Bremsbetätigungsvorrichtung nach
Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Brückennullabgleich
den Ruhezustand von Elektro-Aufzugsmotor (10) und Haltebremse
(26) bewirkt, wobei der Elektro-Aufzugsmotor (10)
spannungslos ist und wobei die Haltebremse (26) unter Spannung
steht und so eine Drehung des Elektro-Aufzugsmotors verhindert.
5. Elektromotorische Bremsbetätigungsvorrichtung nach
Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei gestörtem
Brückengleichgewicht und positiver Spannung an einer Klemme
(K2) über ein Schaltgerät (36) nur die Haltebremse (26) spannungslos
geschaltet wird und der Elektro-Aufzugsmotor (10)
stromlos bleibt und daß bei negativer Spannung an der Klemme
(K2) gleichzeitig mit der Spannungslosschaltung der elektromagnetischen
Haltebremse (26) der Elektro-Aufzugsmotor (10)
eingeschaltet wird, so daß die Speicherfeder (23) des Federspeichers
(25) zusammengedrückt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904035045 DE4035045A1 (de) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | Elektromotorische bremsbetaetigungsvorrichtung fuer schienenfahrzeuge |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19904035045 DE4035045A1 (de) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | Elektromotorische bremsbetaetigungsvorrichtung fuer schienenfahrzeuge |
Publications (2)
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DE4035045A1 DE4035045A1 (de) | 1992-05-07 |
DE4035045C2 true DE4035045C2 (de) | 1993-03-18 |
Family
ID=6417614
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904035045 Granted DE4035045A1 (de) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | Elektromotorische bremsbetaetigungsvorrichtung fuer schienenfahrzeuge |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4035045A1 (de) |
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-
1990
- 1990-11-05 DE DE19904035045 patent/DE4035045A1/de active Granted
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