DE4330440A1 - Krafterzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines reversiblen Arbeitshubs - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraft­ erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines reversiblen Ar­ beitshubs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ferner Zuspannvorrichtungen für Scheibenbremsen der in den Oberbegriffen der Ansprüche 24 und 26 angegebenen Art, die mittels der erfindungsgemä­ ßen Krafterzeugungseinrichtung betätigt werden.

Gattungsgemäße Krafterzeugungseinrichtungen sind zum Erzeugen eines in einer bestimmten Richtung wirkenden, re­ versiblen Arbeitshubs vorgesehen, dessen Kraft für eine entsprechende Dosierung der abgegebenen Leistung veränder­ lich sein soll. Die Erfindung geht dabei ferner davon aus, daß der von der Krafterzeugungseinrichtung erzeugte Ar­ beitshub auf ein Kraftaufnahmesystem derjenigen Art ein­ wirkt, das infolge von im wesentlichen linear ansteigender bzw. abnehmender elastischer Verformung eine sich hubabhän­ gig verändernde Gegenkraft entwickelt. Typische Kraftauf­ nahmesysteme dieser Art sind beispielsweise Zuspannvorrich­ tungen von Scheibenbremsen, bei denen die beim Anpressen der Bremsbacken an die Bremsscheibe auftretende Kraft auf­ grund der begrenzten Starrheit des Zuspannsystems in eine entsprechende elastische Verformung desselben umgesetzt wird, die auf die Krafterzeugungseinrichtung eine entspre­ chende Gegenkraft ausübt. Obgleich die erfindungsgemäße Krafterzeugungseinrichtung insbesondere zur Verwendung bei derartigen Zuspannvorrichtungen für Scheibenbremsen vorge­ sehen ist, ist sie gleichwohl auch bei anderen Kraftaufnah­ mesystemen verwendbar, die in vergleichbarer Weise Gegen­ kräfte bei Kraftbeaufschlagung entwickeln.

Insbesondere auf dem bevorzugten Anwendungsgebiet der Erfindung, nämlich den Zuspannvorrichtungen für Scheiben­ bremsen, sind eine Reihe von Krafterzeugungseinrichtungen zum Aufbringen der Bremskraft bekannt. Bei für Schienen­ fahrzeugen vorgesehenen Zuspannvorrichtungen wird die Zu­ spannkraft beispielsweise von Druckluftzylindern erzeugt, deren Druckluft in der Regel von der Lokomotive erzeugt wird. Der Druckluftzylinder, dessen Aufbau bekannt ist und daher an dieser Stelle wohl keiner weiteren Erläuterung be­ darf, gibt bei Druckluftbeaufschlagung seine Kraft über ei­ ne Bremszange an die jeweilige Scheibenbremse ab; diese Bremszange weist zwei Zangenhebel auf, an deren bremsschei­ benseitigem Ende jeweils eine auf die Bremsscheibe einwir­ kende Bremsbacke sitzt und die an einem mittigen Verbin­ dungselement sowie an einem bremsscheibenabgewandten Ver­ bindungselement gelenkig miteinander verbunden sind, wobei mindestens eines der beiden Verbindungselemente zum Zuspan­ nen der Zangenhebel längenveränderlich ist und zum Bremsen von der Antriebsstange des Druckluftzylinders so verstellt wird, daß die Bremszange zugespannt wird. Für nähere Ein­ zelheiten zum Aufbau einer derartigen Bremszange und ihrer Betätigung sei z. B. auf die DE-PS 12 49 606 oder das DE-GM 17 04 651 verwiesen.

Eine alternative Zuspannvorrichtung, die u. a. auch bei Scheibenbremsen von Straßenfahrzeugen Anwendung findet, macht von einem sogenannten Schwimmsattel Gebrauch, der parallel zur Drehachse der Scheibenbremse verschiebbar ge­ lagert ist und einerseits der Scheibenbremse eine druck­ luft- oder hydraulisch betätige Krafterzeugungseinrichtung aufweist, die die diesseitige Bremsbacke, ggf. unter Zwi­ schenschaltung einer mechanischen Kraftübersetzung, gegen die Scheibenbremse drückt, worauf der Sattel verschoben wird und dadurch auch die gegenüberliegende Bremsbacke ge­ gen die Scheibenbremse preßt.

Ein Nachteil der bekannten Krafterzeugungseinrichtungen für derartige Zuspannvorrichtungen liegt darin, daß zum Zu­ spannen bzw. zum Lösen der Bremse (falls nämlich die be­ treffende Zuspannvorrichtung in einer sogenannten "Fail- safe"-Anordnung betrieben wird, bei der bei Wegnahme bzw. Ausfall des Druckmittels ein Zuspannen erfolgt) eine ver­ gleichsweise große Energiemenge aufzubringen ist, was zum einen Teil an dem relativ großen erforderlichen Arbeitshub liegt und zum anderen insbesondere darauf zurückzuführen ist, daß es sich bei einer derartigen Zuspannvorrichtung um ein sich bei Druckbeaufschlagung elastisch verformendes System handelt, das der Krafterzeugungseinrichtung eine ar­ beitshubabhängig bzw. bremslastabhängig zunehmende Gegen­ kraft entgegensetzt, deren Überwindung sehr viel Energie kostet. Es liegt auf der Hand, daß dieser hohe Energiebe­ darf insbesondere bei Zügen mit einer großen Anzahl von Waggons nicht zu vernachlässigen ist.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Krafterzeugungsein­ richtungen in Form von Druckluftzylindern oder Hydraulikzy­ lindern liegt darin, daß die jeweils abgegebene Kraft nur über den Arbeitsdruck des Druckmittels steuerbar ist, was vergleichsweise schwierig ist, so daß sich beispielsweise im genannten Anwendungsbereich der Bremsanlagen von Schie­ nenfahrzeugen ein feinfühlig dosierter Bremsvorgang kaum realisieren läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Krafter­ zeugungseinrichtung für ein Kraftaufnahmesystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, das sich durch sehr geringen Energiebedarf und durch gute Dosierbarkeit der jeweils abgegebenen Kraft auszeichnet.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, daß bei den Kraftaufnahmesystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art, bei denen sich, wie eingangs erläutert wurde, aufgrund ihrer im wesentlichen linear ansteigenden elastischen Verformung eine sich hubabhängig verändernde Gegenkraft aufbaut, der für die Verformung erforderliche Energiebedarf minimiert werden kann, indem die erzeugte Ge­ genkraft dazu verwendet wird, bei der Umkehr des Arbeits­ hubs, d. h. beim Entspannen des Kraftaufnahmesystems, einen zum Erzeugen des Arbeitshubs verwendeten energiespeichern­ den Krafterzeuger wieder "aufzuladen", so daß ein entspre­ chend großer Teil der bei der Kraftabgabe aufgebrachten Energie zurückgewonnen wird. Die Erfindung schafft somit eine Art "Energieschaukel" zwischen den beiden Zuständen "Energie im Krafterzeuger" und "Energie im Kraftaufnahme­ system", wodurch letztlich ein sehr hoher Wirkungsgrad er­ zielbar ist. Indem der erfindungsgemäße energiespeichernde Krafterzeuger ferner so angeordnet wird, daß er über eine kraftübersetzende Hebeleinrichtung auf das Kraftaufnahme­ system einwirkt, wird erfindungsgemäß darüber hinaus er­ reicht, daß die abgegebene Kraft hervorragend dosiert wer­ den kann.

Im einzelnen wird das der Erfindung zugrundeliegende Wirkungsprinzip der Krafterzeugungseinrichtung gemäß Kenn­ zeichnungsteil von Anspruch 1 dadurch realisiert, daß die Hebeleinrichtung mit ihrem Hebellager ortsfest gegenüber dem Kraftaufnahmesystem gelagert wird und über einen Kraft­ angriffspunkt mit vorgegebener Hebelarmlänge auf das Kraft­ aufnahmesystem einwirkt, daß ferner der energiespeichernde Krafterzeuger auf die Hebeleinrichtung an einer veränderba­ ren Position ihres Hebelarms einwirkt und daß schließlich mittels einer Verstellvorrichtung diejenige Position steu­ erbar geändert wird, an der der Krafterzeuger auf den He­ belarm der Hebeleinrichtung einwirkt. Versuche haben erge­ ben, daß die von der Verstellvorrichtung aufzubringende Energie tatsächlich wesentlich geringer ist als bei her­ kömmlichen Krafterzeugungseinrichtungen, wie Druckluftzy­ lindern und dergleichen.

Gemäß der im Anspruch 2 angegebenen Weiterbildung der Erfindung wird der Krafterzeuger vorzugsweise so dimensio­ niert, daß in ihm mindestens diejenige Energiemenge gespei­ chert werden kann, die bei maximalem Hub bzw. größter He­ belarmlänge vom jeweiligen Kraftaufnahmesystem aufgenommen wird. Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß so wenig wie möglich Energie verloren geht, so daß der Wirkungsgrad ent­ sprechend optimiert werden kann.

Gemäß der im Anspruch 3 angegebenen Weiterbildung der Erfindung kann als energiespeichernder Krafterzeuger bei­ spielsweise eine Federspeichervorrichtung verwendet werden. Eine derartige Federspeichervorrichtung ist als ein Stan­ dard-Bauelement anzusehen, so daß die Herstellung auf kei­ nerlei Schwierigkeiten stößt. Alternativ kann ggf. freilich auch eine Druckluftspeichervorrichtung oder dergleichen eingesetzt werden.

Gemäß der Lehre des Anspruchs 4 empfiehlt es sich, den Krafterzeuger so anzuordnen, daß er gegenüber der Hebelein­ richtung in einem ortsfesten Lager in der Weise schwenkbar gelagert ist, daß er an einer Hebelarmfläche der Hebelein­ richtung verschwenkbar anliegt; diese Hebelarmfläche ist hierbei bezüglich des Lagers des Krafterzeugers im wesent­ lichen kreisbogenförmig ausgebildet. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die zum Ändern des Arbeitshubs der Kraft­ erzeugungseinrichtung erforderliche Verstellvorrichtung des Krafterzeugers lediglich eine auf einfache Weise zu reali­ sierende Schwenkbewegung durchzuführen braucht.

Für die Verstellvorrichtung können daher, je nach An­ wendungsgebiet der Krafterzeugungseinrichtung, die ver­ schiedensten Ausführungsformen verwendet werden. Beispiels­ weise ist es gemäß der Lehre des Anspruchs 15 möglich, ei­ nen elektrischen Verstellmotor vorzusehen, der mit dem Krafterzeuger in geeigneter Weise gekoppelt ist. Die An­ kopplung an den Krafterzeuger kann zum Beispiel dadurch herbei geführt werden, daß ein vom Motor angetriebener Ex­ zenter mit seiner Exzenterfläche an einer entsprechenden Stützfläche des Krafterzeugers anliegt, so daß je nach Drehwinkel der Motorwelle ein anderer Schwenkwinkel des Krafterzeugers erzielt wird. Alternativ hierzu ist es je­ doch auch möglich, den Krafterzeuger mittels einer Pleuel­ antriebsvorrichtung geeignet zu verschwenken.

Darüberhinaus besteht gemäß der Lehre des Anspruchs 19 die Möglichkeit, die für die Verstellvorrichtung erforder­ liche Steuerkraft mittels eines Druckluftzylinders zu er­ zeugen, so daß es möglich ist, eine pneumatische Krafter­ zeugungseinrichtung zu schaffen, die sich von einer her­ kömmlichen pneumatischen Krafterzeugungseinrichtung an­ steuerungstechnisch kaum unterscheidet, wobei der wesentli­ che Unterschied im deutlich geringeren Energieverbrauch und der besseren Dosierbarkeit der abgegebenen Kraft zu sehen ist.

Ein weiterer, als wesentlich anzusehender Aspekt der Erfindung liegt darin, daß die genannte Hebelarmfläche der Hebeleinrichtung so gestaltet werden kann, daß diejenige Kraft, die der Krafterzeuger zur Vergrößerung des Arbeits­ hubs benötigt, kleiner als Null ist; auf diese Weise wird erreicht, daß bei einem durch Druckluft- oder Stromausfall bedingten Versagen der Verstellvorrichtung in Folge dieses "Gefälles" der Hebelarmfläche eine automatische Vergröße­ rung des Arbeitshubs herbeigeführt wird, was bei Anwendung der vorliegenden Erfindung bei Scheibenbremsen-Zuspannvor­ richtungen zur Durchführung eines automatischen Bremsvor­ gangs ausgenutzt werden kann ("Fail-safe-Funktion").

Alternativ hierzu ist es selbstverständlich auch mög­ lich, an der Hebelarmfläche ein umgekehrtes "Gefälle" in Richtung zur Verkleinerung des Arbeitshubs hin vorzusehen, so daß bei Ausfall der Steuerkraft der Verstellvorrichtung automatisch der Arbeitshub "0" der Krafterzeugungseinrich­ tung herbeigeführt wird. Im Falle von Bremsanlagen wird ei­ ne derartige Funktion in der Praxis insbesondere bei Tun­ nelfahrzeugen eingesetzt, bei denen sichergestellt sein muß, daß im Falle des Bremsmittelausfalls ein Verlassen des Tunnels jederzeit möglich ist.

Das erfindungsgemäße Gefälle der Hebelarmfläche hat darüberhinaus den Vorteil, daß die gewünschte Notfall-Stel­ lung des Arbeitshubs auch dann automatisch herbeigeführt wird, wenn die mechanische Ankopplung der Verstellvorrich­ tung an den Krafterzeuger beispielsweise durch Bruch des mechanischen Koppelglieds ausfällt.

Erfindungsgemäß besteht darüberhinaus gegebenenfalls die Möglichkeit, die Kurvenform der Hebelarmfläche so zu ändern, daß trotz der elastischen Dehnung aller Kraftüber­ tragungsteile nur ein minimaler Hub des Krafterzeugers er­ forderlich ist. Auf diese Weise ist es unter Umständen mög­ lich, die Energiebilanz weiter zu verbessern.

Es empfiehlt sich, den jeweiligen Schwenkwinkelbereich des Krafterzeugers so zu wählen, daß der Krafterzeuger in der dem Arbeitshub "0" entsprechenden Stellung an einer Po­ sition der Hebelarmfläche der Hebeleinrichtung anliegt, in der die Hebelarmlänge in bezug zur Arbeitshubrichtung klei­ ner oder gleich Null ist. Durch diese "Parkposition" des Krafterzeugers wird unabhängig vom jeweils gewählten Ge­ fälle der Hebelarmfläche eine definierte Anfangsstellung erreicht.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung emp­ fiehlt es sich, den Krafterzeuger über ein entsprechend ge­ staltetes Gleitelement mit der Hebelarmfläche verschiebbar zu koppeln, wobei zu diesem Zweck insbesondere eine am he­ belseitigen Ende des Krafterzeugers gelagerte Rolle vorge­ sehen werden kann.

Um zu erreichen, daß der Hebelarm der Hebeleinrichtung nicht über die jeweils gewünschten Endlagen hinaus ver­ schwenkt werden kann, empfiehlt es sich gemäß der Lehre des Anspruchs 10, den Hebelarm an entsprechend plazierten ortsfesten Anschlägen anliegen zu lassen.

Der Kraftangriffspunkt, über den die Hebeleinrichtung auf das Kraftaufnahmesystem einwirkt, kann sowohl am Hebel­ arm der Hebeleinrichtung vorgesehen werden als auch an ei­ nem zusätzlichen, an der Hebeleinrichtung ausgebildeten Ex­ zenter. Die Kraftübertragung von diesem Angriffspunkt hin zu einer Druck- oder Zug-Stange kann beispielsweise über ein Gelenk oder dergleichen erfolgen.

Das Hebellager der Hebeleinrichtung kann im einfachsten Fall als Lagerbuchse ausgebildet sein, obgleich gegebenen­ falls auch Gleit- oder Rollenlager hierfür in Frage kommen. Gemäß der im Anspruch 14 angegebenen Weiterbildung der Er­ findung ist es in manchen Anwendungsfällen von Vorteil, das Hebellager als Halbschalenlager auszubilden, wobei in die­ sem Fall der sich an der Hebelarmfläche abstützende Kraft­ erzeuger die Hebeleinrichtung an der dem Halbschalenlager gegenüberliegenden Seite einspannt und somit verhindert, daß die Hebeleinrichtung aus dem Halbschalenlager fällt.

Ein weiterer, als wesentlich angesehener Gesichtspunkt der Erfindung liegt darin, daß die vom Krafterzeuger je­ weils abgegebene Kraft im Gegensatz zu herkömmlichen Ein­ richtungen auf äußerst einfache Weise gemessen werden kann, indem der momentane Schwenkwinkel des Krafterzeugers erfaßt und/oder indem der momentane Arbeitshub gemessen wird. Ge­ mäß der Lehre der Ansprüche 20 und 21 kann die erstgenannte Variante auf einfache Weise mittels eines Sensors erreicht werden, der entweder diejenige Position erfaßt, an der der Krafterzeuger auf den Hebelarm der Hebeleinrichtung ein­ wirkt, oder der den momentanen Schwenkwinkel des Krafter­ zeugers erfaßt. In der zweitgenannten Variante kann gemäß der Lehre der Ansprüche 22 und 23 ein Sensor vorgesehen werden, der den momentanen Arbeitshub entweder direkt oder über die momentane Winkellage des Hebelarms der Hebelein­ richtung erfaßt.

Insbesondere bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Krafterzeugungseinrichtung als Zuspannvorrichtung einer Scheibenbremse empfiehlt es sich, beide oben genannten Va­ rianten der Krafterfassung vorzusehen, da in diesem Fall aus einer Differenz der beiden Ausgangssignale der Sensoren ein eventueller Belagverschleiß der Bremsbacken bestimmt werden kann. Wenn nämlich ein Verschleiß der Bremsbacken aufgetreten ist, geraten die Bremsbacken erst zu einem spä­ teren Zeitpunkt bzw. bei einer anderen Winkellage des He­ belarms in Anlage an die Bremsscheibe, so daß die elasti­ sche Verformung der Zuspannvorrichtung, die sich im Ar­ beitshub widerspiegelt, erst zu einem entsprechend späteren Zeitpunkt auftritt. Das Differenzsignal der beiden Sensoren kann folglich zur Ansteuerung einer Nachstelleinrichtung herangezogen werden.

Wenn die erfindungsgemäße Krafterzeugungseinrichtung für eine einen Schwimmsattel aufweisende Zuspannvorrichtung verwendet wird, empfiehlt es sich gemäß der Lehre des An­ spruchs 25, das Ende der mit dem Kraftangriffspunkt gekop­ pelten Stange der Krafterzeugungseinrichtung gegen die im Schwimmsattel gelagerte Bremsbacke einwirken zu lassen. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders einfache Bauform der Zuspannvorrichtung.

Wenn die erfindungsgemäße Krafterzeugungseinrichtung hingegen für eine eine Bremszange aufweisende Zuspannvor­ richtung verwendet wird, kann die Krafterzeugungseinrich­ tung alternativ entweder das mittige Verbindungselement der beiden Zangenhebel oder das bremsscheibenabgewandte Verbin­ dungselement bilden. Das jeweils andere Verbindungselement der beiden Zangenhebel wird in diesem Fall vorzugsweise von einer Verschleißnachstelleinrichtung gebildet. Gemäß der Lehre des Anspruchs 29 kann eine besonders platzsparende und einfach herzustellende Anordnung in diesem Fall dann erzielt werden, wenn der schwenkbare Krafterzeuger koaxial zu einem der beiden Drehlager des mittigen bzw. bremsschei­ benabgewandten Verbindungselements des entsprechenden Zan­ genhebels der Bremszange gelagert wird. Auf diese Weise kann gegebenenfalls ein einziger Bolzen zur Lagerung des Zangenhebels und des Krafterzeugers ausreichend sein. Al­ lerdings ist bei dieser Lagerungsvariante des Krafterzeu­ gers anzustreben, dessen Achse in bezug zur Hebelarmfläche der Hebeleinrichtung so anzuordnen, daß kein Knickmoment auf ihn ausgeübt wird.

Allgemein ist es nach der Lehre des Anspruchs 32 mög­ lich, bei Verwendung der Erfindung für eine der oben ge­ nannten Zuspannvorrichtungen die Hebelarmfläche der Hebel­ einrichtung in vorteilhafter Weise so zu formen, daß der Anlegehub zum Überwinden des Lüftspiels bereits mit einer geringfügigen Schwenkbewegung des Krafterzeugers durchge­ führt werden kann. D.h., die Hebelarmfläche weist z. B. eine progressiv "abnehmende" Steigung in Anlegerichtung auf. Hierdurch ist es möglich, den Anlegehub sehr schnell durch­ zuführen, so daß für den Bremsvorgang ein entsprechend grö­ ßerer Variationsbereich der jeweils erzeugten Kraft zur Verfügung steht.

Die Erfindung wird nunmehr nachstehend anhand der Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsge­ mäßen Krafterzeugungseinrichtung;

Fig. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der in Fig. 1 gezeigten Krafterzeugungseinrichtung, die in einer Schwimm­ sattel-Scheibenbremse die zum Bremsen erforderliche Zu­ spannkraft erzeugt;

Fig. 3A bis 3C und Fig. 4A bis 4C jeweils zwei Kraft/Zeit-Diagramme und ein Leistungs/Zeit-Diagramm zur Erläuterung der beim Zuspannen und Lösen auftretenden Kräf­ te und des Energieverbrauchs bei Verwendung einer herkömm­ lichen (Fig. 3) und einen erfindungsgemäßen Krafterzeugungs­ einrichtung (Fig. 4);

Fig. 5A und 5B eine Ausführungsform der erfindungsgemä­ ßen Krafterzeugungseinrichtung als Zuspannvorrichtung einer eine Bremszange aufweisenden Scheibenbremse;

Fig. 6A bis 6C drei Varianten einer für die in Fig. 5 ge­ zeigte Krafterzeugungseinrichtung geeigneten Verstellvor­ richtung zum Ändern der Bremskraft;

Fig. 7 den schematischen Aufbau einer abgewandelten Aus­ führungsform der in Fig. 5 gezeigten Krafterzeugungseinrich­ tung, die im mittigen Verbindungselement der beiden Zangen­ hebel der Bremszange angeordnet ist; und

Fig. 8 eine abgewandelte Ausführungsform der in Fig. 7 dargestellten Zuspannvorrichtung.

In Fig. 1 ist schematisch der prinzipielle Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Krafter­ zeugungseinrichtung dargestellt; diese Krafterzeugungsein­ richtung erzeugt einen reversiblen Arbeitshub, der in Rich­ tung eines mit R1 bezeichneten Pfeils auf ein lediglich schematisch dargestelltes Kraftaufnahmesystem S einwirkt. Das Kraftaufnahmesystem S hat die Eigenschaft, in Abhängig­ keit vom jeweiligen Arbeitshub der erfindungsgemäßen Kraft­ erzeugungseinrichtung aufgrund elastischer Verformung eine entsprechende Gegenkraft zu erzeugen.

Die Krafterzeugungseinrichtung ist in einem Gehäuse 1 untergebracht, das gegenüber dem Kraftaufnahmesystem S ortsfest gelagert ist. Das Gehäuse 1 weist in seinem dem Kraftaufnahmesystem S zugewandten Gehäuseteil eine als Füh­ rung ausgebildete Ausnehmung 5 auf, in der eine Druck- bzw. Zugstange 50 gleitend geführt ist. Die Stange 50 ist über ein nicht näher gezeigtes Koppelelement mit dem Kraftauf­ nahmesystem S gekoppelt. Das gehäuseinnere Ende der Stange 50 ist mit einem Exzenter 25 einer Drehhebeleinrichtung 20 drehbar gekoppelt. Die Drehhebeleinrichtung 20 ist ihrer­ seits in einem gehäusefesten Lager 24 drehbar gelagert. Die Drehhebeleinrichtung 20 weist ferner einen Hebelarm 21 auf, der in der in Fig. 1 dargestellten Ruhestellung an einem ge­ häusefesten Anschlag 2 aufliegt.

An der der Stange 50 abgewandten Stirnseite des Gehäu­ ses 1 ist ein Lagerbock 3 vorgesehen, an dem ein energie­ speichernder Krafterzeuger 10 mittels eines Lagers 18 schwenkbar gelagert ist. Der im folgenden als "Kraftpatrone" bezeichnete Krafterzeuger 10 bildet eine Fe­ derspeichervorrichtung und besteht im wesentlichen aus ei­ nem zylindrischen Gehäuse, das eine Spiralfeder 11 auf­ nimmt. Am unteren Ende des Gehäuses der Kraftpatrone 10 ist konzentrisch eine innenzylindrische Führung ausgebildet, in der eine Druckstange 12 gleitend gelagert ist. An der Druckstange 12 sitzt eine Druckaufnahmescheibe 13, die durch die Innenwandungen des Gehäuses der Kraftpatrone 10 geführt ist und die von der Feder 11 ausgeübte Druckkraft auf die Druckstange 12 überträgt. Am äußeren Ende der Druckstange 12 ist ein Lager 14 ausgebildet, in dem eine Rolle 15 drehbar gelagert ist.

An der gemäß Fig. 1 linken Seitenwand der Kraftpatrone 10 ist ein Steuerglied 31 gelenkig angekoppelt, das die von einer Verstellvorrichtung 30 erzeugte, in Richtung eines mit R2 bezeichneten Pfeils wirkende Stellkraft auf die Kraftpatrone 10 überträgt. Der jeweilige Hub des Steuer­ glieds 31 in bezug zu einer gehäusefesten Lagerung 4 der Verstellvorrichtung 30 ist direkt proportional zu der an der Stange 50 abgegebenen Kraft der Krafterzeugungseinrich­ tung.

Die Verstellvorrichtung 30 ist in der Lage, im Anspre­ chen auf ein elektrisches, pneumatisches oder auch hydrau­ lisches Steuersignal die Kraftpatrone 10 in die jeweils ge­ wünschte Lage zu verschwenken.

An der der Kraftpatrone 10 zugewandten Seite weist der Hebelarm 21 der Hebeleinrichtung 20 eine Hebelarmfläche 23 auf, an der die Rolle 15 der Druckstange 12 der Kraftpa­ trone 10 bei deren Schwenkbewegung abrollt. In der in Fig. 1 gezeigten Ruhestellung, in der die Krafterzeugungseinrich­ tung keine Kraft abgibt, wirkt die Kraft der Feder 11 di­ rekt auf den mit 22 bezeichneten Drehpunkt des Hebelarms 21 ein, so daß die effektive Hebelarmlänge gleich Null ist. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Endstellung der Kraftpa­ trone 10 auch so gewählt werden kann, daß die effektive He­ belarmlänge einen geringfügig negativen Wert annimmt, so daß der Hebelarm 21 mit einer bestimmten Kraft gegen den Anschlag 2 des Gehäuses 1 gedrückt wird.

Nachfolgend wird die Funktionsweise der in Fig. 1 ge­ zeigten Krafterzeugungseinrichtung näher erläutert. Bei der dargestellten Ruhelage der Kraftpatrone 10 ist die effek­ tive Hebelarmlänge, wie erwähnt, im wesentlichen gleich Null, so daß die den Arbeitshub auf das Kraftaufnahmesystem S übertragende Stange 50 ihre unterste Stellung einnimmt. Sobald die Verstellvorrichtung 30 beginnt, die Kraftpatrone 10 über das Steuerglied 31 nach rechts zu verschwenken, wird der Exzenter 25 und damit die Stange 50 zum Kraftauf­ nahmesystem S hin gedrückt, wobei die entsprechende Weg­ strecke dem Verhältnis der jeweiligen Schwenkstrecke der Kraftpatrone 10 zu der mit E bezeichneten Exzentrizität des Exzenters 25 zum Drehpunkt 22 der Hebeleinrichtung 20 ent­ spricht. Die auf das Kraftaufnahmesystem S übertragene Kraft steigt somit proportional zum Schwenkwinkel der Kraftpatrone 10 an. Die auf das Kraftaufnahmesystem S über­ tragene Energie wird dabei ausschließlich von der Feder 11 der Kraftpatrone 10 abgegeben, sofern das "Gefälle" der He­ belarmfläche 23 in bezug zur Verstellvorrichtung 30 größer gleich Null ist. Wenn das Gefälle der Hebelarmfläche 23 hingegen zur Verstellvorrichtung 30 hin gerichtet ist, wird eine geringfügige Kraft zum Verschwenken der Kraftpatrone 10 benötigt.

Wenn die Verstellvorrichtung 30 die Kraftpatrone 10 über das Steuerglied 31 zum Verringern der auf das Kraft­ aufnahmesystem S einwirkenden Kraft wieder nach links ver­ schwenkt, wird die im Kraftaufnahmesystem S durch dessen elastische Verformung gespeicherte Energie über den Hebel­ arm 21 auf die Kraftpatrone 10 übertragen, so daß deren Fe­ der 11 zumindest teilweise durch die im Kraftaufnahmesystem S gespeicherte Energie gespannt wird; die Verstellvorrich­ tung 30 benötigt daher entsprechend weniger Energie zum Spannen der Feder 11, so daß der Gesamt-Energieverbrauch zum Vergrößern und Verkleinern des Arbeitshubs entsprechend gering ist. Die erfindungsgeinäße Krafterzeugungseinrichtung arbeitet daher mit sehr hohem Wirkungsgrad bzw. benötigt lediglich eine geringe Steuerkraft für die Verstellvorrich­ tung 30.

In Fig. 2 ist eine Schwimmsattel-Scheibenbremse gezeigt, in der die Krafterzeugungseinrichtung der Fig. 1 die erfor­ derliche Zuspannkraft erzeugt. Die Krafterzeugungseinrich­ tung hat, wie aus einem Vergleich der Fig. 1 und 2 hervor­ geht, den gleichen Aufbau, so daß, da auch die gleichen Be­ zugszeichen verwendet sind, auf eine erneute Erläuterung ihrer Bestandteile und Funktion verzichtet werden kann. Das Gehäuse 1 der Krafterzeugungseinrichtung bildet in dieser Ausführungsform gleichzeitig den Schwimmsattel der Schei­ benbremse, der mittels eines nicht dargestellten Schiebela­ gers entlang einer mit A bezeichneten Achse einer Brems­ scheibe 100 verschiebbar gelagert ist.

Die den Arbeitshub der Krafterzeugungseinrichtung über­ tragende Stange 50 weist an ihrem bremsscheibenseitigen En­ de ein halbkugelförmiges Druckstück auf, das in eine ent­ sprechende Ausnehmung einer Druckplatte 113 einer Brems­ backe 112 eingreift. Die Stange 50 wird daher von der Druckplatte 113 gelagert, so daß auf eine zusätzliche Füh­ rung verzichtet werden kann.

Wenn die Verstellvorrichtung 30 die Kraftpatrone 10 nach rechts verschwenkt, wird die Bremsbacke 112 gegen die in Fig. 2 unten gezeigte Seite der Bremsscheibe der Brems­ scheibe 100 gepreßt. Beim weiteren Verschwenken der Kraft­ patrone 10 wird der Schiebesattel 1 aufgrund der nunmehr anliegenden Bremsbacke 112 nach unten verschoben, so daß kurz darauf auch die andere Bremsbacke 111 an der gegen­ überliegenden Seite der Bremsscheibe 100 anliegt. Bei noch weiterem Verschwenken der Kraftpatrone 10 wird ein dem Schwenkwinkel entsprechender Bremsdruck aufgebaut, wobei gleichzeitig eine elastische Verformung der Zuspannvorrich­ tung und des Schiebesattels 1 auftritt. Wenn die Kraftpa­ trone 10 zum Lösen der Bremse wieder nach links geschwenkt wird, wird die in dieser elastischen Verformung gespei­ cherte Energie zu einem erheblichen Teil in die Feder 11 der Kraftpatrone 10 zurückgespeichert, so daß insgesamt ein hoher Wirkungsgrad beim Bremsen erzielt wird.

In den Fig. 3A bis 3C sind die Kraft- und Leistungsver­ hältnisse beim Brems- und Lösevorgang dargestellt, wenn als Zuspannvorrichtung ein herkömmlicher Druckluft-Bremszylin­ der verwendet wird, wobei davon ausgegangen wird, daß eine Fail-safe-Anordnung vorliegt, wie sie insbesondere bei Schienenfahrzeugen verwendet wird. Wie aus Fig. 3A hervor­ geht, bringt die Feder des Druckluftzylinders beim Bremsen eine Arbeit auf, die dem unter der Federkennlinie darge­ stellten schraffierten Gebiet entspricht. Beim Lösen der Bremse muß daher durch Zufuhr von Druckluft soviel Energie aufgewendet werden, daß die Feder des Druckluftzylinders wieder gespannt wird. Der hierzu erforderliche Energiebe­ trag ergibt sich aus dem Flächeninhalt der in Fig. 3C darge­ stellten Leistungskurve.

In Fig. 4A bis 4C sind die entsprechenden Kraft- bzw. Leistungsverhältnisse bei Verwendung der erfindungsgemäßen Krafterzeugungseinrichtung als Zuspannvorrichtung darge­ stellt. Aus einem Vergleich von Fig. 4C mit Fig. 3C ist un­ mittelbar ersichtlich, daß der Energiebedarf der erfin­ dungsgemäßen Krafterzeugungseinrichtung wesentlich günsti­ ger als bei Verwendung eines herkömmlichen Druckluftzylin­ ders oder dergleichen ist. Dies ist auf die erfindungsgemä­ ße Verwendung der in der elastischen Verformung gespeicher­ ten Kraft zum Zuspannen der Kraftpatrone zurückzuführen.

In den Fig. 5A und 5B ist eine Ausführungsform der er­ findungsgemäßen Krafterzeugungseinrichtung dargestellt, die als Zuspannvorrichtung einer eine Bremszange aufweisenden Scheibenbremse dient. Die Bremszange ist hierbei aus zwei Zangenhebeln 201 bzw. 202 gebildet, die über zwei Gelenkla­ ger 203 und 206 an einem mittigen Verbindungselement 300 abgestützt sind. An dem einer Bremsscheibe 100 zugewandten Ende weist jeder Zangenhebel ein Lager 204 bzw. 205 auf, an dem ein Druckstück 113 bzw. 114 drehbar gelagert ist, an dessen bremsscheibenseitigem Ende eine Bremsbacke 112 bzw. 111 befestigt ist. Am bremsscheibenabgewandten Ende des oberen Zangenhebels 201 ist eine Hebeleinrichtung 20 an ei­ nem Lager 211 drehbar gelagert. Diese Hebeleinrichtung 20 ist darüber hinaus mittels eines Lagers 24 an einem Stütz­ element 25 drehbar gelagert, das mit dem gegenüberliegenden Zangenhebel 202 starr verbunden ist. Der Hebelarm der He­ beleinrichtung 20 weist an seiner dem Stützelement 25 zuge­ wandten Seite eine Endfläche auf, die an einer entsprechen­ den Fläche des Stützelements 25 anliegt, so daß ein Endan­ schlag gebildet wird. Am bremsscheibenabgewandten Ende des unteren Zangenhebels 202 ist in einem Lager 210 eine Kraft­ patrone 10 gelagert, deren Aufbau der in Fig. 1 gezeigten Kraftpatrone entspricht, so daß diesbezüglich auf die dor­ tige Beschreibung verwiesen werden darf. Die Rolle 15 der Druckstange 12 der Kraftpatrone 10 läuft ebenfalls in einer geeignet geformten Hebelarmfläche 23. Die Kraftpatrone 10 kann mittels einer in den Fig. 5A und 5B nicht näher gezeig­ ten Verstellvorrichtung verschwenkt werden.

In Fig. 5A ist die Scheibenbremse 200 in ihrer Lösestel­ lung gezeigt, in der die beiden Bremsbacken 111 und 112 ei­ nen vorbestimmten Abstand (Lüftspiel) zur Oberfläche der Bremsscheibe 100 aufweisen. Wenn die Verstellvorrichtung die Kraftpatrone 10 nach rechts verschwenkt, wird das Lüft­ spiel der Bremsbacken überwunden, so daß bei weiterem Ver­ schwenken der Kraftpatrone 10 ein entsprechender Bremsdruck auf die Bremsscheibe 100 ausgeübt wird. In Fig. 5B ist die Vollbrems-Stellung dargestellt, in der der maximale Brems­ druck aufgebracht wird und in der daher die maximale elast­ ische Verformung der Bremszange auftritt. Wenn die Kraftpa­ trone 10 zum Lösen der Bremse wieder nach links geschwenkt wird, wird ein großer Teil der in der elastischen Verfor­ mung gespeicherten Energie auf die Feder 11 der Kraftpa­ trone 10 übertragen, wodurch ein guter Wirkungsgrad erziel­ bar ist.

Falls bei der Fig. 5 gezeigten Scheibenbremse eine Fail- safe-Funktion gewünscht ist, wird das Gefälle der Hebelarm­ fläche 23 so gewählt, daß es in Fig. 5 nach rechts gerichtet ist, so daß bei Ausfall der Verstellvorrichtung ein automa­ tischer Schwenkhub der Kraftpatrone 10 nach rechts erfolgt, wodurch der in Fig. 5B gezeigte Vollbrems-Zustand eingenom­ men wird.

Das mittige Verbindungselement 300 kann als Verschleiß­ nachsteller ausgebildet sein, der bei zunehmendem Abrieb der Bremsbacken 111 und 112 den Abstand zwischen den beiden Lagern 203 und 206 soweit verkürzt, daß das Lüftspiel im wesentlichen konstant bleibt. Der Aufbau eines derartigen Nachstellers ist bekannt und für die Erfindung nicht weiter von Bedeutung.

In den Fig. 6A bis 6C sind drei Varianten einer Ver­ stellvorrichtung dargestellt, die zum Verschwenken der Kraftpatrone 10 der in Fig. 5 gezeigten Zuspannvorrichtung verwendet werden können. Gemäß Fig. 6A kann beispielsweise ein Exzenter 37 vorgesehen werden, der über eine motorisch oder in anderer Weise angetriebene Welle 39 gedreht werden kann. Die kreisförmig gestaltete Außenfläche des Exzenters 37 liegt an einer Rolle 38 an, die am Gehäuse der Kraftpa­ trone 10 gelagert ist. Wenn der Exzenter 37 von der Welle 39 gemäß der Darstellung in Fig. 6A nach links gedreht wird, wird der Abstand zum Lager der Rolle 38 entsprechend ver­ kürzt, so daß die Kraftpatrone 10 aufgrund des nach rechts gerichteten Gefälles der Hebelarmfläche nach rechts schwenkt. Bei Drehung des Exzenters 37 in der entgegenge­ setzten Richtung wird die Kraftpatrone 10 wieder nach links geschwenkt, wodurch die Bremszange wieder geöffnet wird.

Bei der in Fig. 6B gezeigten Variante der Verstellvor­ richtung 30 ist die Kraftpatrone 10 über eine Pleuelstange 34 mit einem motorisch drehbaren Pleuelelement 35 verbun­ den, so daß eine Drehung der Welle 36 des Pleuelelements 35 in eine exakt gleich große Verschwenkung der Kraftpatrone 10 umgesetzt wird.

Gemäß Fig. 6C kann als Verstellvorrichtung auch ein Druckluftzylinder verwendet werden, der bei Druckluftbeauf­ schlagung einer Druckkammer 311 eine mit der Kraftpatrone 10 gekoppelte Antriebsstange 31 entgegen der Kraft einer Feder 312 nach links verschiebt, wodurch die Bremszange ge­ öffnet wird. Bei Wegnahme oder Ausfall der Druckluft wird die Kraftpatrone 10 demgegenüber aufgrund der internen Feder der Kraftpatrone, der Feder 312 des Druckluftzylin­ ders sowie gegebenenfalls des Gefälles des Hebelarms nach rechts geschwenkt und spannt daher die Bremszange zu.

In Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Krafterzeugungseinrichtung dargestellt, die ebenfalls für eine Scheibenbremse mit einer Bremszange als Zuspannvorrichtung vorgesehen ist. Die Bremszange hat den gleichen Aufbau und die gleiche Wirkungsweise wie die Bremszange des Ausführungsbeispiels der Fig. 5, so daß dies­ bezüglich auf die dortigen Ausführungen verwiesen werden darf. Im Gegensatz zu der Bremszange der Fig. 5 wird in Fig. 7 die Zuspannkraft jedoch über das mittige Verbindungs­ element der beiden Zangenhebel 201 und 202 zugeführt, wäh­ rend das bremsscheibenabgewandte Verbindungselement durch eine Nachstelleinrichtung 400 gebildet ist.

Gemäß Fig. 7 ist das mittlere Lager 203 des unteren Zan­ genhebels 202 an einem Stützelement 25 der erfindungsge­ mäßen Krafterzeugungseinrichtung 1 gelagert, während das mittlere Lager 206 des oberen Zangenhebels 201 exzentrisch an der Hebeleinrichtung 20 der Krafterzeugungseinrichtung 1 gelagert ist. Das ortsfeste Lager der Hebeleinrichtung 20 ist am oberen Ende des Stützelements 25 vorgesehen, wobei das Stützelement 25 gemäß Fig. 7 so geformt ist, daß die Rolle 15 der Kraftpatrone 10 im gelösten Zustand der Bremse unmittelbar "unterhalb" des Drehlagers der Hebeleinrichtung 20 liegt, so daß die Hebelarmlänge gleich Null ist. Am un­ teren Tragarm des Stützelements 25 ist darüberhinaus das Drehlager der Kraftpatrone 10 vorgesehen. Eine entsprechend der Ausführungsform der Fig. 6B als Pleuelantrieb ausgebil­ dete Verstellvorrichtung 30 verschwenkt die Kraftpatrone 10 zum Zuspannen der Bremszange nach rechts, wodurch der Ab­ stand zwischen den beiden Lagern 203 und 206 des unteren bzw. oberen Zangenhebels um eine entsprechend den Hebelge­ setzen verringerte Strecke verkürzt wird, wodurch die Bremszange die beiden Bremsbacken 111 und 112 gegen die nicht gezeigte Bremsscheibe drückt. Beim anschließenden Lö­ sen der Bremse schwenkt die Verstellvorrichtung 30 die Kraftpatrone 10 wieder nach links, wobei die Feder 11 der Kraftpatrone 10 durch die in der elastischen Verformung der Bremszange gespeicherte Energie erneut gespannt wird.

In Fig. 8 ist eine modifizierte Ausführungsform der in Fig. 7 dargestellten Bremszange gezeigt. Ein erster Unter­ schied zu der Ausführungsform der Fig. 7 besteht darin, daß das Schwenklager der Kraftpatrone 10 koaxial zu dem Lager 203 des unteren Zangenhebels 202 ausgebildet ist; d. h. das Lager 203 kann auch als gemeinsames Lager für beide Teile ausgebildet sein. Um zu vermeiden, daß die Druckstange 12 der Kraftpatrone 10 einem Knickmoment ausgesetzt wird, läuft die Achse der Druckstange 12 nicht durch den Mittel­ punkt des Lagers 203, sondern ist gegenüber diesem um einen Winkel δ verschoben. Der Winkel δ ist hierbei so gewählt, daß der Kraftvektor der von der Kraftpatrone 10 auf den He­ bel 20 ausgeübten Kraft im wesentlichen durch die Achse der Druckstange 12 läuft.

In weiterer Abwandlung zum Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist der Hebel 20 der in Fig. 8 gezeigten Krafterzeu­ gungseinrichtung am oberen Ende des Stützelements 25 in ei­ nem Halbschalenlager 24 gelagert, wobei die Rolle 15 der Druckstange 12 der Kraftpatrone 10 die erforderliche Ein­ spannung des Hebels 20 bewirkt. Durch diese Ausgestaltung des Lagers ist es möglich, eine vergleichsweise große La­ gerdimensionierung zu erzielen, so daß entsprechend hohe Kräfte erzeugt werden können und ein guter Wirkungsgrad der Lagerung gewährleistet ist.

Bei sämtlichen vorstehend beschriebenen Ausführungsbei­ spielen der erfindungsgemäßen Krafterzeugungseinrichtung ist es möglich, einen Sensor vorzusehen, der diejenige Po­ sition erfaßt, an der die Rolle 15 der Kraftpatrone 10 am Hebelarm 21 anliegt. Da diese Position der jeweiligen He­ belarmlänge entspricht, ist das Ausgangssignal des Sensors direkt proportional zu der abgegebenen Kraft. Der genannte Sensor kann beispielsweise als Winkelsensor ausgebildet sein, der den momentanen Schwenkwinkel der Kraftpatrone 10 direkt erfaßt. Alternativ hierzu könnte auch ein Sensor vorgesehen sein, der den jeweiligen Hub der Verstellvor­ richtung 30 erfaßt und einen entsprechendes Ausgangssignal erzeugt.

Weiterhin kann bei allen Ausführungsbeispielen der er­ findungsgemäßen Krafterzeugungseinrichtung ein Sensor vor­ gesehen werden, der den momentanen Schwenkwinkel des Hebels 20 oder den jeweils erzeugten Arbeitshub erfaßt. Das ent­ sprechende Ausgangssignal eines derartigen Sensors ist so­ mit proportional zum Arbeitshub. Da sich der Arbeitshub in Abhängigkeit vom jeweiligen Verschleiß der Bremsbacken än­ dert, kann aus diesem Signal auf den jeweiligen Abrieb der Bremsbacken geschlossen werden, so daß die Nachstellein­ richtung entsprechend angesteuert werden kann. Durch Ver­ gleich des Ausgangssignals des Arbeitshub-Sensors mit dem des Sensors zum Erfassen der Arbeitsposition der Kraftpa­ trone 10 kann der Verschleiß der Bremsbacken gegebenenfalls noch präziser ermittelt werden.

Selbstverständlich sind die verschiedensten Abwandlun­ gen zu den oben erläuterten Ausführungsformen der Erfindung möglich. So kann insbesondere die jeweilige Kurvenform der Lauffläche des Hebels 20 den besonderen Verhältnissen des jeweiligen Kraftaufnahmesystems angepaßt werden. Auch die Art und Dimensionierung der Lagerung des Hebels 20 hängt vom jeweiligen Anwendungszweck ab.

Weiter ist darauf hinzuweisen, daß die Hebelarmfläche des Hebels 20 so geformt werden kann, daß der Anlegehub zum Überwinden des Lüftspiels bereits mit einer geringfügigen Schwenkbewegung der Kraftpatrone 10 durchgeführt werden kann. Die Hebelarmfläche wird zu diesem Zweck z. B. mit ei­ ner progressiv "abnehmenden" Steigung in Anlegerichtung versehen. Hierdurch ist es möglich, den Anlegehub sehr schnell durchzuführen, so daß für den Bremsvorgang ein ent­ sprechend größerer Variationsbereich der jeweils erzeugten Kraft zur Verfügung steht.

Alternativ oder zusätzlich zu dieser Maßnahme kann der jeweilige Verschleißnachsteller 300 bzw. 400 so ausgebildet sein, daß das schnelle Anlegen vom Verschleißnachsteller durchgeführt wird, während die erfindungsgemäße Krafterzeu­ gungseinrichtung im wesentlichen die variable Bremskraft aufbringt.

Schließlich ist es auch möglich, den jeweiligen Ver­ schleißnachsteller 300 bzw. 400 so auszubilden, daß dieser eine "Hilfslösefunktion" aufweist, die dann wirksam wird, wenn die erfindungsgemäße Krafterzeugungseinrichtung durch einen Defekt in der Zuspannlage klemmt, so daß jederzeit eine Weiterbewegung des Fahrzeugs gewährleistet ist. Zu diesem Zweck weist der Verschleißnachsteller z. B. eine Ge­ windespindel mit nichthemmendem Gewinde und Mutter auf.

Bezüglich noch weiterer, nicht erläuteter Wirkungen und Vorteile der Erfindung wird im übrigen ausdrücklich auf die Zeichnung verwiesen.

Claims (32)

1. Krafterzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines in einer bestimmten Richtung wirkenden, reversiblen Arbeitshubs mit veränderbarer Kraft, wobei der Arbeitshub auf ein solches Kraftaufnahmesystem einwirkt, das infolge von im wesentli­ chen linear ansteigender bzw. abnehmender elastischer Ver­ formung eine sich hubabhängig verändernde Gegenkraft ent­ wickelt, gekennzeichnet durch

• - eine Hebeleinrichtung (20), die mit ihrem Hebellager (24) ortsfest gegenüber dem Kraftaufnahmesystem (S) gelagert ist und über einen Kraftangriffspunkt mit vorgegebener He­ belarmlänge auf das Kraftaufnahmesystem einwirkt,
• - einen energiespeichernden Krafterzeuger (10), der auf die Hebeleinrichtung (20) an einer veränderbaren Position ihres Hebelarms einwirkt und in der Lage ist, bei Ver­ größerung der Hebelarmlänge einen Teil der in ihm gespei­ cherten Energie abzugeben und bei Verkleinerung der Hebel­ armlänge die vom Kraftaufnahmesystem aufgenommene Energie zumindest teilweise wieder aufzunehmen, und
• - eine Verstellvorrichtung (30) zum steuerbaren Ändern derjenigen Position, an der der Krafterzeuger (10) auf den Hebelarm (21) der Hebeleinrichtung (20) einwirkt.

2. Krafterzeugungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Krafterzeuger (10) so dimensioniert ist, daß in ihm mindestens die bei maximalem Hub bzw. größ­ ter Hebelarmlänge vom Kraftaufnahmesystem (S) aufgenommene Energiemenge speicherbar ist.

3. Krafterzeugungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß als energiespeichernder Krafter­ zeuger eine Federspeichervorrichtung (10) vorgesehen ist.

4. Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Krafterzeuger (10) gegenüber der Hebeleinrichtung (20) in einem ortsfesten La­ ger (18) schwenkbar gelagert ist und an einer Hebelarmfläche (23) der Hebeleinrichtung (20) verschwenkbar anliegt, die be­ züglich des Lagers (18) des Krafterzeugers (10) im wesentli­ chen kreisbogenförmig ausgebildet ist.

5. Krafterzeugungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hebelarmfläche (23) der Hebeleinrich­ tung (20) so gestaltet ist, daß die von der Verstellvorrich­ tung (30) zum Schwenken des Krafterzeugers (10) erforderliche Kraft zur Vergrößerung des Arbeitshubs kleiner als Null ist.

6. Krafterzeugungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hebelarmfläche (23) der Hebeleinrich­ tung (20) so gestaltet ist, daß die von der Verstellvorrich­ tung (30) zum Schwenken des Krafterzeugers (10) erforderliche Kraft zur Verkleinerung des Arbeitshubs kleiner als Null ist.

7. Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Krafterzeuger (10) in der dem Arbeitshub Null entsprechenden Stellung an einer Position der Hebelarmfläche (23) der Hebeleinrichtung (20) anliegt, in der die Hebelarmlänge - bezogen auf die Ar­ beitshubrichtung - kleiner oder gleich Null ist.

8 Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Krafterzeuger (10) über ein Gleitelement (15) an der Hebelarmfläche (23) der He­ beleinrichtung (20) verschiebbar anliegt.

9. Krafterzeugungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Gleitelement eine an einem hebelsei­ tigen Ende des Krafterzeugers (10) gelagerte Rolle (15) vor­ gesehen ist.

10. Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebelarm (21) der He­ beleinrichtung (20) in einer jeweiligen Endlage an einem ortsfesten Anschlag (2) anliegt.

11. Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftangriffspunkt, mittels dem die Hebeleinrichtung (20) auf das Kraftaufnahme­ system (S) einwirkt, am Hebelarm (21) der Hebeleinrichtung (20) vorgesehen ist.

12. Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftangriffspunkt, mittels dem die Hebeleinrichtung (20) auf das Kraftaufnahme­ system (S) einwirkt, an einem Exzenter (25) der Hebelein­ richtung (20) vorgesehen ist.

13. Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch eine mit einer Schiebeführung versehene Stange (50), die mit dem Kraftangriffspunkt gelen­ kig verbunden ist und die Kraft an das Kraftaufnahmesystem (S) ankoppelt.

14. Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebellager (24) der Hebeleinrichtung (20) als Halbschalenlager ausgebildet ist, wobei der sich an der Hebelarmfläche (23) abstützende Kraft­ erzeuger (10) die Hebeleinrichtung (20) an der dem Halbscha­ lenlager gegenüberliegenden Seite einspannt.

15. Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstellvorrichtung (30) ein insbesondere elektrischer Verstellmotor vorgesehen ist.

16 Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstellvorrichtung (30) ein insbesondere motorisch drehbarer Exzenter (37) vor­ gesehen ist, der mit seiner Exzenterfläche an einer ent­ sprechenden Stützfläche (38) des Krafterzeugers (10) anliegt.

17. Krafterzeugungseinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche des Krafterzeugers (10) als Rolle (38) ausgebildet ist. (Fig. 6A)

18. Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstellvorrichtung (30) eine Pleuelantriebsvorrichtung (34, 35) vorgesehen ist. (Fig. 6B)

19. Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstellvorrichtung (30) ein Druckluftzylinder vorgesehen ist. (Fig. 6C)

20. Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, gekennzeichnet durch einen Sensor zum Erfassen der­ jenigen Position, an der der Krafterzeuger (10) auf den He­ belarm (21) der Hebeleinrichtung (20) einwirkt.

21. Krafterzeugungseinrichtung nach den Ansprüchen 4 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor den momentanen Schwenkwinkel des Krafterzeugers (10) erfaßt.

22. Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch einen Sensor zum Erfassen des momentanen Arbeitshubs.

23. Krafterzeugungseinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor die Winkellage des Hebelarms (21) der Hebeleinrichtung (20) erfaßt.

24. Zuspannvorrichtung für eine Scheibenbremse (100) mit ei­ nem Schwimmsattel (1), der parallel zur Drehachse der Scheibenbremse (100) verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23 zur Erzeugung der Zuspannkraft vorgesehen ist. (Fig. 2)

25. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 24 in Verbindung mit Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Stan­ ge (50) gegen eine im Schwimmsattel (1) gelagerte Bremsbacke (112) drückt.

26. Zuspannvorrichtung für eine Scheibenbremse (100) mit ei­ ner Bremszange, die zwei Zangenhebel (201, 202) aufweist, an deren bremsscheibenseitigem Ende jeweils eine auf die Bremsscheibe (100) einwirkende Bremsbacke sitzt und die an einem mittigen Verbindungselement (300) sowie an einem bremsscheibenabgewandten Verbindungselement (400) gelenkig miteinander verbunden sind, wobei mindestens eines der bei­ den Verbindungselemente zum Zuspannen der Zangenhebel län­ genveränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ändern der Länge des zum Zuspannen der Zangenhebel vorgesehenen Verbindungselements eine Krafterzeugungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23 vorgesehen ist. (Fig. 5 ff.)

27. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Krafterzeugungseinrichtung das brems­ scheibenabgewandte Verbindungselement der beiden Zangenhe­ bel (201, 202) bildet und daß das mittige Verbindungselement von einer Verschleißnachstelleinrichtung (300) gebildet ist. (Fig. 5 und 6)

28. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Krafterzeugungseinrichtung das mittige Verbindungselement (300) der beiden Zangenhebel (201, 202) bildet und daß das bremsscheibenabgewandte Verbindungsele­ ment von einer Verschleißnachstelleinrichtung (400) gebildet ist. (Fig. 7 ff.)

29. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß der schwenkbare Krafterzeuger (10) koa­ xial mit einem der beiden Drehlager des mittigen bzw. bremsscheibenabgewandten Verbindungselements einer der bei­ den Zangenhebel (202) gelagert ist.

30. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hebeleinrichtung (20) an einer im wesent­ lichen L-förmigen Stütze gelagert ist, zu der der Krafter­ zeuger (10) im Lösezustand der Bremse im wesentlichen paral­ lel verläuft.

31. Zuspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Krafterzeugers (10) derart in Bezug zur Hebelarmfläche (23) der Hebelein­ richtung (20) angeordnet ist, daß auf den Krafterzeuger (10) kein Knickmoment ausgeübt wird.

32. Zuspannvorrichtung nach einem der Ansprüche 24 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelarmfläche (23) der He­ beleinrichtung (20) so geformt ist, daß der Anlegehub zum Überwinden des Lüftspiels mit einer geringfügigen Schwenk­ bewegung des Krafterzeugers (10) durchführbar ist.