DE4403740C2

DE4403740C2 - Electromechanical, at least two-stage application device for friction brakes

Info

Publication number: DE4403740C2
Application number: DE19944403740
Authority: DE
Inventors: Christian Schubert
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 1994-02-07
Filing date: 1994-02-07
Publication date: 1996-05-02
Anticipated expiration: 2014-02-08
Also published as: DE4403740A1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektromechanische, zumindest zweistufige Zuspannvorrichtung für Reibungsbremsen von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, mit den im Gattungsbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen.The invention relates to an electromechanical, at least two - stage application device for friction brakes from Vehicles, especially rail vehicles, with the in Generic term of claim 1 mentioned features.

Es ist üblich, eine Zuspannvorrichtung, die nur in eine Lösestellung oder eine von zwei Bremsstufen einstellbar ist, als zweistufig zu bezeichnen.It is common to use a clamping device that is only in one Release position or one of two braking levels is adjustable as to designate in two stages.

Bei Zuspannvorrichtungen der eingangs genannten Art ist es wesentlich, daß sich in den Bremsstufen ganz bestimmte Zuspannkräfte einstellen, um einerseits eine ausreichende Bremskraft sicherzustellen, andererseits aber eine Überbremsung zu vermeiden.It is with clamping devices of the type mentioned essential that the braking levels are very specific Adjust the clamping forces in order to ensure sufficient Ensure braking force, but on the other hand overbraking to avoid.

Bekannte Ausführungen derartiger Zuspannvorrichtungen weisen hierzu als Schaltvorrichtung wenigstens einen Kraftsensor auf, der im Kopfbereich eines Betätigungsstößels des Federspeichers oder einer Lagerstelle, insbesondere dem Festlager einer Bremszange der Reibungsbremse, angeordnet ist und während Einbremsvorgängen bei Erreichen des Sollwertes der Zuspannkraft für die jeweilig einzusteuernde Bremsstufe zur Abgabe eines Signals schaltet. Das Signal wird zum Betätigen der elektrischen Bremse genutzt, wodurch der Federspeicher blockiert und in seiner erreichten Stellung gehalten werden soll.Known versions of such For this purpose, application devices have a switching device at least one force sensor, the one in the head area Actuating plunger of the spring accumulator or a bearing, especially the fixed bearing of a brake caliper Friction brake, is arranged and during braking operations Reaching the setpoint of the clamping force for the respective brake stage to be controlled to emit a signal switches. The Signal is used to actuate the electric brake, whereby the spring accumulator is blocked and reached Position should be held.

Es ist selbstverständlich, daß bei Auftreten des Signals die Bremse den Federspeicher sowie das Getriebe und den Elektromotor nicht augenblicklich stoppen kann, sondern daß beim Einschalten der Bremse diese Teile noch einen gewissen, unter starker Verzögerung erfolgenden Auslauf erfahren. Dieser Auslauf kann mit einem Mittelwert zwar in den Schaltpunkt des Kraftsensors einkalkuliert werden, doch ist es hierbei nicht möglich, insbesondere temperaturbedingte, unterschiedliche Schwergängigkeiten in der Zuspannvorrichtung, d. h. dem Betätigungsgestänge für die Reibungsbremse selbst zu berücksichtigen, welche den Ablaufvorgang wesentlich zu ändern vermögen. Die sich einstellende Zuspann- und Bremskraft kann daher bei den bekannten Ausführungen innerhalb unerwünscht weiter Grenzen schwanken.It goes without saying that when the signal occurs the brake, the spring accumulator as well as the gearbox and the Electric motor can not stop immediately, but that when Turning the brake on these parts still a certain, with strong deceleration experienced expiry. This outlet can with a mean in the Switching point of the force sensor can be taken into account, but it is not possible in particular temperature-related, different stiffness in the Application device, d. H. to consider the actuating linkage for the friction brake itself, which the The process can change significantly. The emerging Applying and braking force can therefore be undesirable within the known designs further boundaries fluctuate.

Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise aus der DE 40 35 045 C2 und der DE 37 09 952 C1 bekannt. Bei den in diesen Druckschriften dargestellten Federspeicherbremsen erfolgt bei Einbremsvorgängen zunächst ein Lösen der Bremse des Elektromotors und schließlich bei Erreichen einer einem vorgegebenen Sollwert entsprechenden Zuspannkraft ein Schalten dieser Bremse in ihre Bremsstellung.Devices of this type are for example from DE 40 35 045 C2 and DE 37 09 952 C1 known. In the spring-loaded brakes shown in these publications takes place at Braking first releases the brake of the electric motor and finally at If a clamping force corresponding to a predetermined setpoint is reached, this is switched Brake in its braking position.

Aus der DE 32 41 688 C2 ist ein Bremskraftverstärker bekannt, dessen die Bremskraft liefernder Elektromotor in zwei Betriebszuständen gefahren wird: Zur schnellen Überwindung des Spiels in der Bremsanlage zunächst mit erhöhter Drehzahl und anschließend mit auf Nenndrehzahl reduzierter Drehzahl. Jedoch ist aus dieser Druckschrift von vornherein nicht erkennbar, wie diese Lehre die genannten Probleme bei den oben angegebenen, gattungsgemäß unterschiedlichen Zuspannvorrichtungen lösen könnte.From DE 32 41 688 C2 a brake booster is known, the braking force delivering electric motor is operated in two operating states: For quick overcoming the game in the brake system first at increased speed and then with Rated speed reduced speed. However, from this publication is not from the outset recognizable how this teaching the problems mentioned in the above, generic could solve different clamping devices.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Zuspannvorrichtung der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln derart auszubilden, daß sich im Bremszustand eine von inbesondere temperatur- oder schmierzustandsbedingten, veränderlichen Schwergängigkeiten zumindest weitgehend unabhängige, dem Sollwert stets gut entsprechende Zuspann- oder Bremskraft einstellt.It is an object of the invention to use a clamping device of the type mentioned to form simple means such that one of in particular in the braking state At least, variable stiffness due to temperature or lubrication conditions largely independent application or braking force that always corresponds well to the setpoint sets.

Diese Aufgabe wird für eine Zuspannvorrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch eine Ausbildung entsprechend den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst. This task is for a clamping device of the type mentioned in accordance with the Invention by training according to the characterizing part of claim 1 mentioned features solved.

Vorteilhafterweise bietet diese Zuspannvorrichtung auch Möglichkeiten, bei Bedarf die Meßeinrichtung bzw. den Kraftsensor den erforderlichen Bremshub der Zuspannvorrichtung nur wenig beeinflussend und/oder des weiteren an einem vor übermäßigen Temperaturen und Verschmutzungen gut schützbaren Ort und/oder höchstens von einem Teil der Zuspannkraft durchsetzt anordnen zu können.Advantageously, this application device also offers options, if necessary the Measuring device or the force sensor the required braking stroke of the application device only slightly influencing and / or furthermore in front of excessive temperatures and Dirt well protected place and / or at most from part of the clamping force to be able to arrange.

In den Unteransprüchen sind weitere, gemäß der Erfindung vorteilhafte Ausbildungsmöglichkeiten für eine derartige Zuspannvorrichtung aufgezeigt. Nach Patentanspruch 2 ist dabei eine baulich besonders einfache Ausführung möglich, doch können sich im Bremszustand noch für einige Anwendungsfälle unerwünscht stark unterschiedliche Zuspann- oder Bremskräfte ergeben. Nach Patentanspruch 3 und den von diesem abhängigen, weiteren Unteransprüchen ist bei höchstens geringem Mehraufwand eine Ausbildung der Zuspannvorrichtung mit stets ausreichend genauer Einstellung der Soll-Zuspann- und damit Bremskraft möglich.In the subclaims are further advantageous according to the invention Training opportunities for such an application device shown. To Claim 2 is structurally particularly simple execution possible, but can undesirably very different for some applications in the braking state Applying or braking forces. According to claim 3 and the dependent on this, others Subclaims is one with at most little additional effort Training the application device with always sufficiently accurate Setting of the target application and thus braking force possible.

In den Zeichnungen sind vorteilhafte Ausführungsbeispiele für nach der Erfindung ausgebildete, zweistufige Zuspannvorrichtungen schematisch dargestellt, und zwar zeigtIn the drawings, advantageous embodiments for trained according to the invention, two-stage Clamping devices shown schematically, showing

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel und Fig. 1 shows a first embodiment and

Fig. 2 und 3 ein zweites Ausführungsbeispiel in Löse- bzw. Bremsstellung. Fig. 2 and 3, a second embodiment in solvent or braking position.

Gleiche oder einander entsprechende Teile sind in den Fig. mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.The same or corresponding parts are in the figures with the same reference numerals.

Die zweistufige Zuspannvorrichtung nach Fig. 1 weist ein Gehäuse 1 für einen Federspeicher 2 auf, welcher eine einerseits gegen eine Gehäusewandung 3 und andererseits gegen einen Federteller 4 abgestützte Speicherfeder 5 beinhaltet. Der Federteller 4 ist auf einem Betätigungsstößel 6 gehaltert, welcher am Gehäuse 1 axial verschieblich gelagert und an seinem aus dem Gehäuse 1 ins Freie ragenden Ende an einem Ende eines ersten Bremszangenhebels 7 angelenkt ist. Der Bremszangenhebel 7 bildet zusammen mit einem zweiten Bremszangenhebel 8 und einer die beiden Bremszangenhebel 7 und 8 in deren mittleren Bereich miteinander verbindenden Zugstange 9 eine Bremszange 10; die beiden Bremszangenhebel 7 und 8 verlaufen in einer Ebene etwa rechtwinklig zum Betätigungsstößel 6 und zumindest annähernd parallel zueinander. An den dem Betätigungsstößel 6 abgewandten Enden sind an den Bremszangenhebeln 7 und 8 Bremsbacken 11 angelenkt, zwischen welche eine Bremsscheibe 12 eingreift; die Bremszange 10 bildet zusammen mit den Bremsbacken 11 und der Bremsscheibe 12 eine eine Reibungsbremse 13 darstellende Scheibenbremse.The two-stage application device according to FIG. 1 has a housing 1 for a spring accumulator 2 , which contains a storage spring 5 supported on the one hand against a housing wall 3 and on the other hand against a spring plate 4 . The spring plate 4 is held on an actuating plunger 6 which is axially displaceably mounted on the housing 1 and is articulated on its end which projects out of the housing 1 to one end of a first brake caliper lever 7 . The brake caliper lever 7 forms, together with a second brake caliper lever 8 and a tie rod 9 connecting the two brake caliper levers 7 and 8 in their central region, a brake caliper 10 ; the two brake caliper levers 7 and 8 run in a plane approximately at right angles to the actuating plunger 6 and at least approximately parallel to one another. At the ends facing away from the actuating plunger 6, brake shoes 11 are articulated on the brake caliper levers 7 and 8 , between which a brake disk 12 engages; together with the brake shoes 11 and the brake disc 12, the brake caliper 10 forms a disc brake which represents a friction brake 13 .

Anschließend an die Gehäusewandung 3 befindet sich im Gehäuse 1 ein Getriebe 14 mit einem Drehkeil 15, der drehbar auf einer die Gehäusewandung 3 durchsetzenden Verlängerung 16 des Betätigungsstößels 6 gelagert und auf seiner der Gehäusewandung 3 abgewandten Seite über ein Axiallager 17 gegen einen Ringflansch 18 am Ende der Verlängerung 16 axial abgestützt ist. Andererseits trägt der Drehkeil 15 zueinander symmetrisch versetzt zwei als Spiralflächen ausgebildete Keilflächen 19, welche gegen je eine Rolle 20 anliegen; die Rollen 20 sind an der Gehäusewandung 3 drehbar gelagert. Das Getriebe 14 vermag somit Drehbewegungen des Drehkeiles 15 in Axialbewegungen des Betätigungsstößels 6 bzw. umgekehrt umzusetzen.Subsequently, located at the housing 3, a gear 14 having a rotating wedge 15 which is rotatable on a the housing 3 passes through extension 16 in the housing 1 mounted the actuating plunger 6 and at its the housing 3 side facing away via a thrust bearing 17 against an annular flange 18 at the end the extension 16 is axially supported. On the other hand, the rotary wedge 15 carries two symmetrically offset wedge surfaces 19 , each of which rests against a roller 20 ; the rollers 20 are rotatably mounted on the housing wall 3 . The gear 14 can thus convert rotary movements of the rotary wedge 15 into axial movements of the actuating plunger 6 or vice versa.

Der Drehkeil 15 ist nahe seines radial äußeren Randes vermittels einer Axialverschiebungen ermöglichenden Klauenkupplung 21 mit einer Antriebsscheibe 22 drehgekoppelt, die drehbar und im wesentlichen axial unverschieblich gelagert und über ein Untersetzungsgetriebe 23 von einem Elektromotor 24 antreibbar ist; vermittels einer elektrisch betätigbaren Bremse 25 ist die Antriebsscheibe 22 abbrems- und feststellbar. Die Speicherfeder 5, der Betätigungsstößel 6, der Drehkeil 15, das Untersetzungsgetriebe 23, der Elektromotor 24 und die Bremse 25 sind zueinander gleichachsig angeordnet, bei geänderter Getriebeausführung können insbesondere hinsichtlich des Elektromotors und/oder der Bremse auch ungleichachsige Anordnungen vorgesehen sein.The rotary wedge 15 is rotatably coupled near its radially outer edge by means of a claw coupling 21 , which enables axial displacements, to a drive disk 22 which is rotatably and essentially axially immovably mounted and can be driven by an electric motor 24 via a reduction gear 23 ; The drive disk 22 can be braked and locked by means of an electrically actuable brake 25 . The storage spring 5 , the actuating plunger 6 , the rotary wedge 15 , the reduction gear 23 , the electric motor 24 and the brake 25 are arranged coaxially with one another, in the case of a modified gear design, uniaxial arrangements can also be provided, in particular with regard to the electric motor and / or the brake.

Das dem Betätigungsstößel 6 benachbarte Ende des zweiten Bremshebels 8 ist gegabelt ausgeführt, übergreift den Betätigungsstößel 6 und ist seitlich zu diesem am mittleren Bereich eines Drehhebels 26 vermittels einer Anlenkung 27 angelenkt. Der Drehhebel 26 verläuft in einer die Ebene der Bremszange 10 etwa rechtwinklig schneidenden Ebene, gemäß dem Ausführungsbeispiel etwa parallel zu den Bremszangenhebeln 7 und 8. Das eine Ende des Drehhebels 26 ist vermittels einer am Gehäuse 1 befindlichen, festen Lagerstelle 28 um eine in seiner Ebene liegende und zu seiner Längserstreckung rechtwinklige Drehachse drehbar gelagert, nahe des anderen Endes ist zwischen den Drehhebel 26 und einem am Gehäuse 1 gehalterten Widerlager 29 eine Feder 30 eingespannt. Die Feder 30 wirkt dabei derart auf den Drehhebel 26, daß dieser über die Anlenkung 27 die Bremszange 10 in Zuspannrichtung belastet. Nahe der Feder 30 stehen dem Drehhebel 26 beidseitig mit geringem Abstand je ein fester, am Gehäuse 1 gehalterter Anschlag 31 bzw. 32 gegenüber, welche die Drehfreiheit des Drehhebels 26 um die Lagerstelle 28 begrenzen; der Anschlag 32 ist, bezogen auf den Drehhebel 26, gleichseitig zur Feder 30 und der Anschlag 31 der Feder 30 gegenüberliegend angeordnet. Am freien Ende des Drehhebels 26 greift der Schaltstößel 33 einer elektrischen Schaltvorrichtung 34 an, die am Gehäuse 1 befestigt ist. Die Schaltvorrichtung 34 ist derart ausgebildet, daß sie zumindest ein Signal bei Drehen des Drehhebels 26 entgegen dessen Drehbelastung durch die Feder 30 beim Anschlagen am Anschlag 32 abgibt; der Drehhebel 26 ist hierbei von einem der Kraft der Feder 30 proportionalen Drehmoment belastet, welches nur durch seine Anlenkung 27 am Bremszangenhebel 8 einleitbar ist und somit einer bestimmten Zuspannkraft der Bremszange 10 entspricht. Die Feder 30 stellt also eine Meßfeder einer Meßvorrichtung dar, welche vermittels der Schaltvorrichtung 34 bei einer bestimmten, in der Bremszange 10 wirkenden Zuspannkraft zumindest ein Signal abgibt.The end of the second brake lever 8 adjacent to the actuating plunger 6 is forked, engages over the actuating plunger 6 and is articulated laterally to the central region of a rotary lever 26 by means of a linkage 27 . The rotary lever 26 runs in a plane that intersects the plane of the brake caliper 10 approximately at right angles, according to the exemplary embodiment approximately parallel to the brake caliper levers 7 and 8 . One end of the rotary lever 26 is rotatably supported by means of a fixed bearing 28 located on the housing 1 about an axis of rotation lying in its plane and at right angles to its longitudinal extent, near the other end between the rotary lever 26 and an abutment 29 held on the housing 1 Spring 30 clamped. The spring 30 acts on the rotary lever 26 such that it loads the brake caliper 10 in the application direction via the linkage 27 . Near the spring 30 , the rotary lever 26 is opposed on both sides at a small distance by a fixed stop 31 or 32 held on the housing 1 , which limit the freedom of rotation of the rotary lever 26 about the bearing point 28 ; the stop 32 is, based on the rotary lever 26 , arranged on the same side to the spring 30 and the stop 31 of the spring 30 opposite. At the free end of the rotary lever 26 , the switching plunger 33 engages an electrical switching device 34 which is attached to the housing 1 . The switching device 34 is designed in such a way that it emits at least one signal when the rotary lever 26 is rotated counter to its rotational load by the spring 30 when struck against the stop 32 ; the rotary lever 26 is loaded by a torque proportional to the force of the spring 30 , which can only be initiated by its articulation 27 on the brake caliper lever 8 and thus corresponds to a specific application force of the brake caliper 10 . The spring 30 thus represents a measuring spring of a measuring device which, by means of the switching device 34 , emits at least one signal at a specific application force acting in the brake caliper 10 .

Die Zuspannvorrichtung nach Fig. 1 und deren Teile nehmen im gelösten Zustand der Reibungsbremse 13 die aus der Fig. 1 ersichtlichen Lagen ein, lediglich die Rollen 20 befinden sich nahe des in Spannrichtung für die Speicherfeder 5 liegenden Endes auf den Keilflächen 19, in Fig. 1 sind sie einer mittleren, ersten Bremsstufe entsprechend im mittleren Teil der Keilflächen anliegend gezeichnet. Die Speicherfeder 5 belastet den Betätigungsstößel 6, der in dieser Belastungsrichtung über den Ringflansch 18, das Axiallager 17, den über die Klauenkupplung 21 von der betätigten Bremse 25 undrehbar gehaltenen Drehkeil 15 und die Rollen 20 unverschieblich gegen das Gehäuse 1 abgestützt ist. Die Feder 30 hält den Drehhebel 26 in Anlage am Anschlag 31 und die Anlenkungen der Bremszangenhebel 7 und 8 am Betätigungsstößel 6 bzw. dem Drehhebel 26 halten die Reibungsbremse 13 gelöst.The application device according to Fig. 1 and its parts take in the released state of the friction brake 13, indicated in the Fig. 1 positions a, only the rollers 20 are located close to the lying in the tensioning direction for the memory spring 5 end to the wedge surfaces 19, in Fig. 1, they are drawn according to a middle, first braking stage in the middle part of the wedge surfaces. The memory spring 5 biases the actuating tappet 6, which is supported in this direction of loading on the annular flange 18, the thrust bearing 17, the rotary spline 15 is non-rotatably held via the dog clutch 21 from the actuated brake 25 and the rollers 20 non-displaceable relative to the housing. 1 The spring 30 holds the rotary lever 26 in contact with the stop 31 and the articulations of the brake caliper levers 7 and 8 on the actuating plunger 6 and the rotary lever 26 hold the friction brake 13 released .

Zum Einbremsen wird die Bremse 25 gelöst, was beispielsweise durch Entregen bewirkt werden kann. Der Drehkeil 15 wird hierdurch drehfrei und beginnt sich in Ablaufrichtung der Rollen 20 auf den Keilflächen 19 unter der Kraft der Speicherfeder 5 zu drehen, wobei der Elektromotor 24 mitrotiert. Der Betätigungsstößel 6 wird hierbei von der Speicherfeder 5 mitsamt dem Drehkeil 15 nach links verschoben, wobei die Bremszange 10 zugespannt und die Reibungsbremse 13 betätigt wird. Erst bei Erreichen einer bestimmten, einer ersten Bremsstufe nahekommenden Zuspannkraft übt der Bremszangenhebel 8 auf den Drehhebel 26 eine Kraft aus, die ausreicht, diesen entgegen der Kraft der Feder 30 unter Abheben vom Anschlag 31 bis zur Anlage am Anschlag 32 zu drehen, wobei die Schaltvorrichtung 34 wie vorstehend bereits beschrieben zumindest ein Signal abgibt.To brake, the brake 25 is released , which can be caused, for example, by de-energizing. The rotary wedge 15 is thereby free of rotation and begins to rotate in the direction of the rollers 20 on the wedge surfaces 19 under the force of the storage spring 5 , the electric motor 24 also rotating. The actuating plunger 6 is displaced to the left by the storage spring 5 together with the rotary wedge 15 , the brake caliper 10 being applied and the friction brake 13 being actuated. Only when a certain application force approaching a first braking level is reached does the brake caliper lever 8 exert a force on the rotary lever 26 which is sufficient to rotate it against the force of the spring 30 by lifting it from the stop 31 to abut against the stop 32 , the switching device 34 emits at least one signal as already described above.

Gemäß Ausführungsbeispiel nach Unteranspruch 2 gibt die Schaltvorrichtung 34 nur ein Signal ab, welches über eine erste, nicht dargestellte Signalverarbeitung als eine erste Schaltstufe unverzögert zum Kurzschließen des bis dahin während des Bremsvorganges abgeschalteten und frei mitlaufenden Elektromotors 24 genutzt wird, der Elektromotor 24 bremst daher ab Auftreten des Signals den Zuspannvorgang ab, so daß die bis dahin rasch ansteigende Zuspannkraft im weiteren nur noch langsam weiter anzusteigen vermag. Eine zweite, vom Signal angesteuerte, ebenfalls nicht dargestellte Signalverarbeitung als eine zweite Schaltstufe steuert zeitlich verzögert zum Auftreten des Signals die elektrische Bremse 25 zu deren Einbremsen an, wodurch der Elektromotor 24 und der Drehkeil 15 drehfest gehalten werden; letzterer blockiert dabei den Federspeicher 2 in dessen augenblicklicher, nunmehr die der ersten Bremsstufe entsprechende Zuspannkraft abgebender Stellung. Bei Betätigen der Bremse 25 ist die Zuspannvorrichtung somit nur aus einem durch den kurzgeschlossenen Elektromotor verlangsamt ablaufenden Zuspannvorgang stillzusetzen, der vorbeschriebene, für Ungenauigkeiten relevante Auslaufvorgang wird daher verkürzt und die sich bei Stillstand ergebende Zuspannkraft entspricht auch bei unterschiedlichen Schwergängigkeiten entsprechend genauer dem Sollwert. According to the exemplary embodiment according to subclaim 2, the switching device 34 emits only a signal which, without delay, is used as a first switching stage via a first signal processing (not shown) for short-circuiting the electric motor 24 which was previously switched off and free-running during the braking process, the electric motor 24 therefore brakes Occurrence of the signal from the application process, so that the application force, which has risen rapidly up to that point, can only increase further slowly. A second signal processing, also not shown, triggered by the signal, as a second switching stage, controls the electric brake 25 to slow it down for the occurrence of the signal, thereby braking the electric motor 24 and the rotary wedge 15 ; the latter blocks the spring accumulator 2 in its instantaneous position, which now applies the application force corresponding to the first braking stage. When the brake 25 is actuated, the application device can therefore only be stopped from an application process that is slowed down by the short-circuited electric motor, the above-described run-down process relevant for inaccuracies is therefore shortened, and the application force that results when the vehicle comes to a standstill corresponds more precisely to the setpoint value even with different stiffnesses.

Durch Lösen der Bremse 25 kann der Einbremsvorgang bis zum Erreichen einer maximalen Bremsung, der zweiten Bremsstufe, fortgesetzt werden; die Speicherfeder 5 kann hierbei ihre ganze Federkraft als Zuspannkraft abgeben.By releasing the brake 25 , the braking process can be continued until maximum braking, the second braking stage, is reached; the storage spring 5 can release its entire spring force as a clamping force.

Zum nachfolgenden Lösen der Reibungsbremse 13 wird bei gelöster Bremse 25 der Elektromotor 24 eingeschaltet, wodurch über das Untersetzungsgetriebe 23 und die Klauenkupplung 21 der Drehkeil 15 in Auflaufrichtung der Rollen 20 auf die Keilflächen 19 gedreht wird. Der Drehkeil 15 wird hierbei nach rechts verschoben und nimmt vermittels des Axiallagers 17 und des Ringflansches 18 den Betätigungsstößel 6 mit. Dabei wird die Speicherfeder 5 über den Federteller 4 wieder gespannt und die Bremszange 10 wird entspannt, wodurch die Feder 30 den Drehhebel 26 unter Rückschalten der Schaltvorrichtung 34 zur Anlage am Anschlag 31 zurückdreht; die Reibungsbremse 13 gelangt dabei in den gelösten, dargestellten Zustand zurück. Zum Abschluß des Lösevorganges wird der Elektromotor 24 wieder abgeschaltet und die Bremse 25 eingelegt.For the subsequent release of the friction brake 13 , the electric motor 24 is switched on when the brake 25 is released , as a result of which the rotary wedge 15 is rotated onto the wedge surfaces 19 in the running direction of the rollers 20 via the reduction gear 23 and the dog clutch 21 . The rotary wedge 15 is thereby shifted to the right and takes by means of the thrust bearing 17 and the annular flange 18 of the actuating plunger 6. The storage spring 5 is tensioned again via the spring plate 4 and the brake caliper 10 is released, whereby the spring 30 rotates the rotary lever 26 back against the switching device 34 to abut against the stop 31 ; the friction brake 13 thereby returns to the released, illustrated state. To complete the release process, the electric motor 24 is switched off again and the brake 25 is engaged.

Gemäß Ausführungsbeispiel nach Unteranspruch 3 ist die Schaltvorrichtung 34 wie in Fig. 1 dargestellt mit zwei in Serie angeordneten Schaltern 34a und 34b ausgestattet, von welchen der eine Schalter 34a zum Realisieren der ersten Schaltstufe kurz nach einem Abheben des Drehhebels 26 von Anschlag 33 und der zweite Schalter 34b zum Realisieren der zweiten Schaltstufe kurz vor dem Anschlagen des Drehhebels 26 am Anschlag 32 schaltet: Der zweite Schalter 34b schaltet also relativ zum Schalter 34a, bezogen auf den Schaltstößel 33 bzw. die mit diesem gekoppelten Teile, hubverzögert oder, bezogen auf die ausgeübte Zuspannkraft, zuspannkraftverzögert. Das vom Schalter 34a bei seinem Schalten abgegebene Signal wird zum Kurzschließen des Elektromotors 24 und das vom Schalter 34b abgegebene Signal zum unverzögerten Betätigen der Bremse 25 genutzt. Hierdurch wird ein verlangsamtes Einlaufen der Zuspannvorrichtung in eine den Zuspann-Sollwert entsprechend der ersten Bremsstufe abgebende Stellung und ein Stillsetzen bei Erreichen dieses Zuspann-Sollwertes erreicht, der Zuspann-Sollwert wird daher weitgehend unabhängig von schwankenden Schwergängigkeiten stets sehr genau eingestellt.According to the exemplary embodiment according to subclaim 3, the switching device 34, as shown in FIG. 1, is equipped with two switches 34 a and 34 b arranged in series, of which one switch 34 a for realizing the first switching stage shortly after the rotary lever 26 is lifted from the stop 33 and the second switch 34 b for realizing the second switching stage shortly before the rotary lever 26 strikes the stop 32 : the second switch 34 b switches relative to the switch 34 a, with respect to the switching plunger 33 or the parts coupled to it, with a stroke delay or, based on the applied clamping force, delayed clamping force. The signal emitted by switch 34 a when it is switched is used to short-circuit the electric motor 24 and the signal emitted by switch 34 b is used to actuate brake 25 without delay. This results in a slower entry of the application device into a position that emits the application setpoint corresponding to the first braking stage and a stop when this application setpoint is reached. The application setpoint is therefore always set very precisely, largely independently of fluctuating stiffness.

Anstelle eines Kurzschließens des Elektromotors 24 kann vermittels der ersten Schaltstufen auch eine anderswirkende Verlangsamung des Zuspannkraft-Anstieges eingeschaltet werden, beispielsweise ein stoßdämpferartig wirkender Verlangsamer, eine schwache Erregung des Elektromotors 24 in Spannrichtung des Federspeichers 2 oder dergl.Instead of short-circuiting the electric motor 24 , the first switching stages can also be used to slow down the increase in the application force, for example a slowdown that acts like a shock absorber, a weak excitation of the electric motor 24 in the tensioning direction of the spring accumulator 2 or the like.

Bei der in Fig. 2 in Lösestellung dargestellten Zuspannvorrichtung ist der Drehhebel 26 nahe seines freien Endes mit einer Hohlschraube 36 verschraubt, welche an einander zugewandten Flanschflächen die Anschläge 31 und 32 zu einer zwischen diese eingreifenden, festen Wandung 37 des Gehäuses 1 bildet. Die Feder 30 ist von einem sich vermittels eines das Widerlager 29 bildenden Federtellers gegen sie abstützenden Zuganker 38 durchsetzt, der auch die Hohlschraube 36 durchsetzt und sich federabgewandt mittels eines Kopfteiles 39 gegen diese abstützt. Der Schaltstößel 33 liegt einerseits unter der Kraft einer Feder 40 am Kopfteil 39 an und endet andererseits mit zwei axial- bzw. hubversetzt nebeneinander angeordneten Schaltflächen 41 und 42, an welchen die beiden die zwei Schaltstufen realisierenden Schalter 34a und 34b mit ihren Schaltorganen anliegen. Im übrigen entspricht die Ausführung nach Fig. 2 derjenigen nach Fig. 1.In the application device shown in FIG. 2 in the release position, the rotary lever 26 is screwed near its free end with a hollow screw 36 , which forms the stops 31 and 32 on mutually facing flange surfaces to form a fixed wall 37 of the housing 1 engaging between them. The spring 30 is penetrated by a tie rod 38 which supports it by means of a spring plate which forms the abutment 29 and which also penetrates the hollow screw 36 and is supported against it by a head part 39 facing away from the spring. The switch plunger 33 is partly under the force of a spring 40 on the head portion 39 and ends on the other hand with two axial and hubversetzt juxtaposed buttons 41 and 42 on which both the two switching stages embodying switch 34 a and 34 b with their switching elements abut . Otherwise, the embodiment according to FIG. 2 corresponds to that according to FIG. 1.

Beim Einbremsen wird, wie zu Fig. 1 beschrieben, kurz vor Erreichen der Soll-Zuspannkraft der ersten Bremsstufe der Drehhebel 26 entgegen seiner Belastung durch die Feder 30 gedreht, wobei sich der Anschlag 31 von der Wandung 37 abhebt; der Schaltstößel 33 folgt unter seiner Federbelastung dem Drehhebel 26 nach. Kurz vor Erreichen der Soll-Zuspannkraft schaltet als erste Schaltstufe der Schalter 34a, wodurch z. B. durch Kurzschließen des Elektromotors 24 ein Verlangsamen des weiteren Zuspannkraft-Anstieges erfolgt. Bei Erreichen der Soll-Zuspannkraft, vor Anlegen des Anschlages 32 an die Wandung 37, wird als zweite Schaltstufe der Schalter 34b geschaltet und die Bremse 25 eingelegt, diese Schaltstellung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Zuspannvorrichtung wird hierbei aus dem verlangsamten Zuspannvorgang sehr rasch und daher sehr genau bei dieser Soll-Zuspannkraft stillgesetzt. Damit ist weitestgehend unabhängig von unterschiedlichen Schwergängigkeiten stets ein sehr genaues Einstellen der Soll-Zuspannkraft gewährleistet.When braking, as described in FIG. 1, shortly before the target application force of the first braking stage is reached, the rotary lever 26 is rotated counter to its load by the spring 30 , the stop 31 lifting off from the wall 37 ; the switching plunger 33 follows the rotary lever 26 under its spring load. Shortly before reaching the target application force switches the switch 34 a as the first switching stage, whereby z. B. by shorting the electric motor 24 slows down the further application force increase. When the target application force is reached, before the stop 32 is applied to the wall 37 , the switch 34 b is switched as the second switching stage and the brake 25 is engaged, this switching position is shown in FIG. 3. The application device is stopped very quickly from the slow application process and therefore very precisely at this target application force. This ensures that the target application force is always set very precisely, regardless of the different stiffness.

Die weitere Funktion der Zuspannvorrichtung nach Fig. 2 und 3 entspricht weitgehend der Ausführung nach Fig. 1, eine weitere Beschreibung erübrigt sich daher.The further function of the application device according to FIGS . 2 and 3 largely corresponds to the embodiment according to FIG. 1, a further description is therefore unnecessary.

Bei den Ausführungsbeispielen erfährt der Schaltstößel 33 eine gegenüber dem Hubweg des Betätigungsstößels 6 um das Hebelverhältnis am Drehhebel 26 vergrößerten Schalthub, er ist zudem von keinerlei Zuspannkräften, sondern nur von Schaltkräften belastet. Zudem ist die Schaltvorrichtung 34 gut geschützt und doch leicht zugänglich am Federspeicher 2 montierbar. Aus diesen Merkmalen resultieren vorteilhafte Gebrauchseigenschaften der Zuspannvorrichtung.In the embodiments of the switch plunger 33 undergoes to the lever ratio at the rotary lever 26 enlarged with respect to the stroke of the actuating ram 6 switching stroke, it is also burdened by any clamping forces, but only by switching forces. In addition, the switching device 34 is well protected and yet easily accessible on the spring accumulator 2 . These features result in advantageous usage properties of the application device.

Bei Mehrfachanordnung der Schaltvorrichtung 34 mit ihren Schaltstufen kann die Zuspannvorrichtung entsprechend mehrstufig wirkend ausgebildet werden; die einzelnen Schaltvorrichtungen 34 sind dabei bei entsprechend den weiteren Bremsstufen gesteigerten Zuspannkräften vom Drehhebel 26 oder in sonst geeigneter Form schaltbar anzuordnen.In the case of multiple arrangement of the switching device 34 with its switching stages, the application device can be designed to act in a correspondingly multi-stage manner; the individual switching devices 34 are to be arranged in a switchable manner with the application forces increased corresponding to the further braking stages by the rotary lever 26 or in some other suitable form.

Kurzfassungshort version

Bei einer elektromechanischen, zweistufigen Zuspannvorrichtung für Reibungsbremsen (13) von insb. Schienenfahrzeugen mit einem durch einen Elektromotor (24) über ein Dreh- in Axialbewegungen und vice versa umsetzendes Getriebe (14) spannbaren, axialen Federspeicher (2) zum Zuspannen einer Bremszange (10) ist eine zuspannkraftabhängig schaltende Schaltvorrichtung (34) vorgesehen. Die Schaltvorrichtung (34) schaltet bei Einbremsvorgängen in der ersten Bremsstufe vermittels einer ersten Schaltstufe, zweckmäßig mittels eines Schalters (34a), den bis dahin frei drehenden Elektromotor (24) kurz, so daß er den weiteren Zuspannvorgang verlangsamt. Vorzugsweise hub-, evtl. auch zeitverzögert hierzu wird in einer zweiten Schaltstufe, vorzugsweise mittels eines weiteren Schalters (34b), eine elektrische Bremse (25) zum Stillsetzen des Elektromotors (24) und damit Beenden des Zuspannkraftanstiegs eingeschaltet.In an electromechanical two-stage application device for friction brakes (13) tensionable by esp. Railway vehicles with an electric motor (24) via a rotary to axial movement and vice versa-converting gear (14), the axial spring (2) for applying a brake caliper (10 ) a switching device ( 34 ) which switches as a function of the clamping force is provided. The switching device ( 34 ) switches during braking operations in the first braking stage by means of a first switching stage, expediently by means of a switch ( 34 a), the electric motor ( 24 ) which has been freely rotating until then, so that it slows down the further application process. An electric brake ( 25 ) for stopping the electric motor ( 24 ) and thus stopping the increase in the application force is preferably switched on in a second switching stage, preferably by means of a further switch ( 34 b), with a delay, possibly also with a time delay.

Die Zuspannvorrichtung gewährleistet ein sehr genaues Einstellen von Soll-Zuspannkräften, unabhängig von evtl. schwankenden Schwergängigkeiten im Bremsgestänge.The application device ensures a very precise setting of target application forces, regardless of possibly fluctuating Stiffness in the brake linkage.

BezugsszeichenlisteReference sign list

1 Gehäuse
2 Federspeicher
3 Gehäusewandung
4 Federteller
5 Speicherfeder
6 Betätigungsstößel
7 Bremszangenhebel
8 Bremszangenhebel
9 Zugstange
10 Bremszange
11 Bremsbacke
12 Bremsscheibe
13 Reibungsbremse
14 Getriebe
15 Drehkeil
16 Verlängerung
17 Axiallager
18 Ringflansch
19 Keilfläche
20 Rolle
21 Klauenkupplung
22 Antriebsscheibe
23 Untersetzungsgetriebe
24 Elektromotor
25 Bremse
26 Drehhebel
27 Anlenkung
28 Lagerstelle
29 Widerlager
30 Feder
31 Anschlag
32 Anschlag
33 Schaltstößel
34 Schaltvorrichtung
34a Schalter
34b Schalter
35
36 Hohlschraube
37 Wandung
38 Zuganker
39 Kopfteil
40 Feder
41 Schaltfläche
42 Schaltfläche 1 housing
2 spring accumulators
3 housing wall
4 spring plates
5 spring
6 actuating plungers
7 brake caliper lever
8 brake caliper levers
9 tie rod
10 brake calipers
11 brake shoe
12 brake disc
13 friction brake
14 gears
15 rotary wedge
16 extension
17 thrust bearings
18 ring flange
19 wedge surface
20 roll
21 claw coupling
22 drive pulley
23 reduction gear
24 electric motor
25 brake
26 rotary lever
27 linkage
28 depository
29 abutments
30 feather
31 stop
32 stop
33 switch plunger
34 switching device
34 a switch
34 b switch
35
36 banjo bolt
37 wall
38 tie rods
39 headboard
40 feather
41 button
42 button

Claims

1. Elektromechanische, zumindest zweistufige Zuspannvorrichtung für Reibungsbremsen (13) von Fahrzeugen, insbesondere Schienenfahrzeugen, mit einem vermittels eines Elektromotors (24) über ein Dreh- in Axialbewegungen umsetzendes Getriebe (14) spannbaren, axialen Federspeicher (2) zum Erzeugen von Zuspannkräften für die Reibungsbremse (13) und mit einer elektrisch schaltbaren Bremse (25) für den Elektromotor (24), wobei bei Einbremsvorgängen nach Lösen der Bremse (25) der Elektromotor (24) vom Federspeicher (2) über das Getriebe (14) angetrieben wird und wobei eine Schaltvorrichtung (34) bei Erreichen einer einem vorgegebenen Sollwert entsprechenden Zuspannkraft die Bremse (25) in ihre Bremsstellung schaltet, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung zweistufig ausgebildet ist, wobei bei Erreichen eines Schwellenwertes der Zuspannkraft vermittels der von dieser schaltbaren ersten Schaltstufe der bis dahin abgeschaltete Elektromotor (24) mittel- oder unmittelbar in eine seine Rotation verzögernde elektrodynamische Bremsschaltung geschaltet wird und nachfolgend verzögert das Schalten der Bremse (25) in ihre Bremsstellung vermittels der zweiten Schaltstellung erfolgt.1. Electromechanical, at least two-stage application device for friction brakes ( 13 ) of vehicles, in particular rail vehicles, with an axial spring accumulator ( 2 ) that can be tensioned by means of an electric motor ( 24 ) via a transmission ( 14 ) that converts into axial movements to generate application forces for the Friction brake ( 13 ) and with an electrically switchable brake ( 25 ) for the electric motor ( 24 ), wherein during braking operations after releasing the brake ( 25 ) the electric motor ( 24 ) is driven by the spring mechanism ( 2 ) via the gear ( 14 ) and wherein a switching device ( 34 ) switches the brake ( 25 ) into its braking position when a clamping force corresponding to a predetermined desired value is reached, characterized in that the switching device is designed in two stages, wherein when a threshold value of the clamping force is reached by means of the first switching stage which can be switched by this, the hitherto switched off electric motor ( 24 ) mitt is switched directly or directly into an electrodynamic brake circuit which delays its rotation, and the brake ( 25 ) is subsequently delayed into its braking position by means of the second switching position.

2. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verzögerte Schaltung der zweiten Schaltstufe zeitabhängig von einem Signal zur ersten Schaltstufe erfolgt.2. Application device according to claim 1, characterized in that the delayed Switching of the second switching stage depending on the time from a signal to the first switching stage he follows.

3. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verzögerte Schaltung der zweiten Schaltstufe abhängig vom Anstieg der Zuspannkraft oder des Hubes nach der ersten Schaltstufe erfolgt. 3. application device according to claim 1, characterized in that the delayed Switching of the second switching stage depending on the increase in the clamping force or the stroke after the first switching stage.

4. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung (34) mit einer zumindest von einem Anteil der Zuspannkraft belasteten Feder (30) zusammenwirkt, welche kompressions- bzw. dehnungshubabhängig direkt oder indirekt die Schaltung der beiden Schaltstufen bewirkt.4. application device according to claim 3, characterized in that the switching device ( 34 ) cooperates with an at least a portion of the application force loaded spring ( 30 ) which, depending on the compression or expansion stroke, directly or indirectly effects the switching of the two switching stages.

5. Zuspannvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bremsschaltung des Elektromotors (24) dieser kurzgeschlossen ist.5. application device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that in the brake circuit of the electric motor ( 24 ) this is short-circuited.

6. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, mit einer von der Federkraft des Federspeichers (2) zuspannbaren Bremszange (10) mit zwei Bremszangenhebeln (7; 8), wobei das Betätigungsende des einen Bremszangenhebels (7) mit einem Betätigungsstößel (6) des Federspeichers (2) gekoppelt und das Betätigungsende des zweiten Bremszangenhebels (8) gegen ein Festlager abstützbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsende des zweiten Bremszangenhebels (8) an einem Drehhebel (26) angelenkt ist, der in einer die Ebene der Bremszange (10) etwa rechtwinklig schneidenden Ebene verläuft, der versetzt zu dieser Anlenkung (27) an seinem einen Ende um eine zumindest annähernd in seiner Ebene liegende, zu seiner Längserstreckung rechtwinklige Achse begrenzt drehbar an einer festen Lagerstelle (28) gehaltert ist, der in Drehrichtung entgegengesetzt zum vom Bremszangenhebel (8) durch die Zuspannkraft auf ihn ausübbaren Drehmoment federnd drehbelastet ist und welcher an seinem anderen Ende mit einer zwei unterschiedliche Schalthübe für die beiden Schaltstufen aufweisenden Betätigungsvorrichtung für die Schaltvorrichtung (34) gekoppelt ist.6. application device according to claim 4 or 5, with a from the spring force of the spring accumulator ( 2 ) brake caliper ( 10 ) with two brake caliper levers ( 7 ; 8 ), wherein the actuating end of a brake caliper lever ( 7 ) with an actuating plunger ( 6 ) of the spring accumulator ( 2 ) coupled and the actuating end of the second brake caliper lever ( 8 ) can be supported against a fixed bearing, characterized in that the actuating end of the second brake caliper lever ( 8 ) is articulated on a rotary lever ( 26 ) which is in a plane of the brake caliper ( 10 ) runs approximately at right-angled plane, which is offset to this articulation ( 27 ) at one end about an at least approximately in its plane, at right angles to its longitudinal extent axis limited to a fixed bearing ( 28 ), which is in the direction of rotation opposite to the Brake caliper lever ( 8 ) is resiliently and torsionally loaded by the clamping force exertable on it which is coupled at its other end to an actuating device for the switching device ( 34 ) having two different switching strokes for the two switching stages.

7. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsvorrichtung einen etwa rechtwinklig zum Drehhebel (26) verlaufenden, axialverschieblichen Schaltstößel (33) aufweist, dessen eines Ende mit dem freien Ende des Drehhebels (26) gekoppelt ist und dessen anderes Ende hubversetzt die beiden Schaltstufen der Schaltvorrichtung (34) schaltet.7. application device according to claim 6, characterized in that the actuating device has an approximately perpendicular to the rotary lever ( 26 ) extending, axially displaceable switching plunger ( 33 ), one end of which is coupled to the free end of the rotary lever ( 26 ) and the other end of which displaces the stroke two switching stages of the switching device ( 34 ) switches.

8. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende des Schaltstößels (33) zwei hubversetzte Schaltflächen (41; 42) und die Schaltvorrichtung (34) zwei nebeneinander angeordnete Schalter (34a; 34b) aufweist, wobei den Schaltern (34a; 34b) zugehörende Schaltorgane vor den Schaltflächen (41; 42) enden.8. application device according to claim 7, characterized in that the other end of the switching plunger ( 33 ) has two stroke-offset buttons ( 41 ; 42 ) and the switching device ( 34 ) has two switches ( 34 a; 34 b) arranged next to one another, the switches ( 34 a; 34 b) associated switching elements end in front of the buttons ( 41 ; 42 ).

9. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Schaltstößels (33) federverspannt (Feder 40) am Drehhebel (26) anliegt.9. application device according to claim 7 or 8, characterized in that one end of the switching plunger ( 33 ) spring-loaded (spring 40 ) on the rotary lever ( 26 ).

10. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehfreiheit des Drehhebels (26) begrenzende Anschläge (31; 32) vorgesehen sind und daß die Feder (30) gegenüberliegend zur Koppelstelle des Schaltstößels (33)am Drehhebel (26) anliegt.10. clamping device according to claim 7, 8 or 9, characterized in that the freedom of rotation of the rotary lever ( 26 ) limiting stops ( 31 ; 32 ) are provided and that the spring ( 30 ) opposite to the coupling point of the switching plunger ( 33 ) on the rotary lever ( 26 ) is present.

11. Zuspannvorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (31; 32) am Drehhebel (26) angeordnet sind, wobei zwischen die Anschläge ein fester Gegenanschlag (Wandung 37) eingreift, und daß die Anschläge (31; 32) von einem Zuganker (38) durchsetzt sind, der mit seinem einen Ende im Bereich der Anlagestelle des Schaltstößels (33) gegen den Drehhebel (26) abgefangen ist, der den Drehhebel (26) und die gegenüberliegend zur Anlagestelle am Drehhebel (26) angreifende Feder (30) durchsetzt und der an seinem anderen Ende mit dem zweiten Ende der Feder (30) gekoppelt ist.11. Clamping device according to claims 9 and 10, characterized in that the stops ( 31 ; 32 ) on the rotary lever ( 26 ) are arranged, between the stops a fixed counter-stop (wall 37 ) engages, and that the stops ( 31 ; 32 ) are penetrated by a tie rod ( 38 ), which is intercepted at one end in the area of the contact point of the switching plunger ( 33 ) against the rotary lever ( 26 ), which engages the rotary lever ( 26 ) and the one opposite the contact point on the rotary lever ( 26 ) Penetrates spring ( 30 ) and which is coupled at its other end to the second end of the spring ( 30 ).