DE69201790T2

DE69201790T2 - Vorrichtung in einer bremseinheit.

Info

Publication number: DE69201790T2
Application number: DE69201790T
Authority: DE
Inventors: Lars Severinsson
Original assignee: Sab Wabco Holdings BV
Current assignee: Sab Wabco AB
Priority date: 1991-04-08
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2012-04-01
Also published as: SE9101024D0; EP0578673B1; AU646939B2; HU9302730D0; CZ269893A3; SE467983B; EP0578673A1; KR100217444B1; CZ285355B6; AU1435592A; CA2106751A1; WO1992017714A1; HU212888B; HUT65312A; US5388674A; ATE120260T1; JPH06506050A; JP2926271B2; DE69201790D1; BR9205862A

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Bremseinheit - vorzugsweise aber nicht ausschließlich für ein Schienenfahrzeug - mit einem Gehäuse, einer Antriebsmuffe, die einem Drehmoment einer vorgespannten Schraubenfeder ausgesetzt ist, einer Sperrfeder zwischen der Antriebsmuffe, an der sie angebracht ist, und dem Gehäuse zum Zulassen einer Verdrehung der Ersteren in einer ersten Richtung, und einer Steuerhülse, die durch einen Steuermotor in der ersten Richtung verdrehbar ist, um die Sperrfeder zu öffnen, die mit der Steuerhülse mit einem Ende verbunden ist, und um eine Verdrehung der dazu konzentrischen Antriebsmuffe um den gleichen Winkelabstand wie die Steuerhülse zu ermöglichen.

Hintergrund der Erfindung

Eine Bremseinheit dieser Art, bei der die Schraubenfeder durch einen elektrischen Motor "belastet" wird und es eine weitere Sperrfeder und Kugelschraubenanordung gibt, um die Rotationsbewegung in eine Axialbewegung umzuformen, wird in unserem EP- A-0 334 434 gezeigt und beschrieben. Diese elektromagnetische Bremseinheit, bei welcher beide, die Bremsenergie und das Steuersignal in elektrischer Form zugeführt werden, hat große Vorteile gegenüber beiden mehr konventionellen Bremseinheiten, welche pneumatisch versorgt und gesteuert werden, und früheren Versuchen mit elektromechanischen Bremseinheiten.
Jedoch, die elektromechanische Bremseinheit wie in EP-A-O 334 434 gezeigt und beschrieben, hat die Eigenschaft, daß eine Stromzufuhr zu dem Steuermotor darin benötigt wird, um einen Bremseinsatz unter der Einwirkung der vorgespannten Schraubenfeder zu erhalten. Das bedeutet, daß die Bremseinheit nicht die Sicherheitseigenschaft mit automatischem Bremseingriff bei dem Ausfall der Stromzufuhr hat, welche in diesem Fall folglich elektrisch ist.
In gewissen Fällen gibt es eine Vorbedingung mit dieser Eigenschaft, welche in pneumatischen Anordnungen oft mittels einer sogenannten Federbremsbetätigung erhalten wird. Die Eigenschaft liefert nicht nur die notwendige Sicherheit bei dem Ausfall der Steuerungsstromzufuhr, sondern es kann auch eine einfache und effektive Art sein eine Parkbremse zu erhalten.

Die Erfindung

In einer elektro-mechanischen Bremseinheit derart wie oben beschrieben, kann die gewünschte Sicherheit und Parkbremseigenschaft gemäß der Erfindung dadurch erreicht werden, daß die Sperrfeder einen etwas kleineren äußeren Ruhedurchmesser als die Bohrung in dem Gehäuse hat, mit dem sie zusammenwirkt, aber normalerweise in Anlage an der Bohrung durch das Drehmoment von der Antriebsmuffe gehalten wird, und das der Steuermotor mit einer Einrichtung versehen ist, um ihn gegen Verdrehung in seiner Ruhestellung zu halten, außer die Stromzufuhr ist unterbrochen.
Die bevorzugte Art die Eigenschaft zu erhalten bei der der Steuermotor gegen Verdrehen in seiner Ruhestellung gehalten wird, ist daß der Motor mit einer elektrischen gesteuerten Bremse, vorzugsweise einer elektromagnetischen Bremse, ausgestattet ist.
Im anderen Falle kann der Steuermotor gegen Verdrehung mittels einer gewissen Stromzufuhr an seinen Windungen gehalten werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird genauer im folgenden beschrieben unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, welche in einer Seitenansicht, teilweise im Schnitt eine Betätigungs-Vorrichtung zeigt, nämlich eine elektro-mechanische Bremseinheit, gemäß der Erfindung.

Genaue Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Eine Betätigungs-Vorrichtung oder elektro-mechanische Bremseinheit gemäß der Erfindung ist im Grunde die gleiche wie sie in EP-A-0 334 434 beschrieben wird, und die einzige beigefügte Zeichnung dieser Patentschrift ist Fig. 1 von der besagten früheren Veröffentlichung.
Eine relativ kurze Beschreibung der gesamten Gestaltung wird deshalb hier gegeben unter Bezugnahme auf die frühere Veröffentlichung. Der Schwerpunkt wird auf die Verbesserung, die die gegenwärtige Erfindung liefert, gesetzt.
Die elektro-mechanische Bremseinheit hat ein Gehäuse 1 mit Deckein 2 und 3. Die Einheit ist auch mit einem Kraftübertragungsteil 4 ausgestattet, das axial beweglich in Beziehung zu dem Gehäuse ist Das Gehäuse 1 und das Teil 4 sind mit Befestigungen 5 ausgestattet, zur Befestigung der Einheit, zum Beispiel in einem konventionellen Scheibenbremsentaster eines Schienenfahrzeugs.
Eine starke Schraubenfeder oder Uhrfeder 6 ist in dem Gehäuse 1 angeordnet. Das äußerere Ende der Feder 6 ist an einer drehbaren Motorhülse 7 und ihr inneres Ende an einer drehbaren Antriebsmuffe 8 verankert, welche in dem Gehäuse 1 gelagert ist.
Ein elektrischer Motor 10, befestigt an dem Gehäuse 1, ist treibend mit einem Zahnring 7', an der Motorhülse 7, verbunden. Eine Sperrfeder 12 macht es möglich, daß die Motorhülse 7 nur in der Richtung drehbar ist, um die Schraubenfeder 6 zu spannen.
Koaxial mit der Antriebsmuffe 8 ist ein drehbarer Antriebsring 13 in Keilverzahnungseingriff mit einem Spindelring 14, welcher an einer drehbaren Spindel 15 befestigt ist.
Eine drehbare Kraftübertragung zwischen der Antriebsmuffe 8 und dem Antriebsring 13 arbeitet mittels einer Anordnung, die aus drei konzentrischen Teilen besteht, nämlich einer äußeren Sperrfeder 16, einer Steuerhülse 17, und einer inneren Sperrfeder 18.
Das äußere Ende der Steuerhülse 17 ist mit einem Zahnring 17' ausgestattet, der in Eingriff mit korrespondierenden Zähnen an der drehbaren Motorwelle 19 eines elektrisch-gesteuerten Motors 20 ist, der an dem Deckel 3 befestigt ist. Die Antriebswelle 19 des Motors 20 ist mit einer Scheibe 21 ausgestattet, die mit einem befestigten Bügel 22 zusammenarbeitet. Die Scheibe 21 hat am Umfang Löcher, die von dem Bügel 22 gezählt werden und dadurch die Drehung des Steuermotors 20 steuern.
Eine Kraftübertragungshülse 23 ist an dem Kraftübertragungsteil 4 befestigt. Eine Kugelmutter 25, welche zusammen mit der Spindel 15 eine Kugelschraube bildet, ist nicht drehbar an der Kraftübertragungshülse 23 angebracht. Die Spindel 15 ist in der Kraftübertragungshülse 23 mittels eines radialen Kugellagers 26 und in einer Kraft aufnehmenden Schale 27 mittels eines Kugellagers 28 gelagert.
Eine elastische Scheibe 30 ist zwischen der Kraft aufnehmenden Schale 27 und dem Deckel 3 eingeschlossen. Ein Druckumformer 31 ist in dem Deckel 3 angeordnet und ist in Kontakt mit der elastischen Scheibe 30.
Das Zusammenwirken zwischen den verschiedenen Teilen, vor allem der zwei Sperrfedern 16 und 18 und der Steuerhülse 17, wird nun beschrieben.
Die äußere Sperrfeder 16, welche auch eine Übertragungsfeder genannt werden kann aus Gründen die unten ersichtlich werden, dient dazu die Antriebsmuffe 8 an der Drehung relativ zu dem Gehäuse 1 in einer Richtung zu hindern, und ihr linkes Ende ist an der Antriebsmuffe 8 befestigt. In der früheren Vorrichtung gemäß EP-A-0 334 434 ist der Hauptteil der Feder 16 mit ihrer äußeren Fläche in Kontakt mit den koaxialen zylindrischen inneren Flächen der Muffe 8 und dem Gehäuse 1 angeordnet, was in anderen Worten bedeutet, daß der Ruhedurchmesser der Feder größer ist als der Durchmesser der besagten inneren Flächen. In der neuen Vorrichtung hat die Feder 16 einen Ruhedurchmesser der etwas kleiner als der Durchmesser der besagten inneren Flächen ist und ist folglich nicht in Kontakt mit dem Gehäuse 1, vorausgesetzt daß keine äußere Drehkraft an ihr angebracht wird. Wenige Windungen der Sperrfeder 16 haben einen kleineren Durchmesser und stehen mit ihren inneren Flächen in Eingriff mit den äußeren Flächen der zylindrischen Steuerhülse 17.
Die innere Sperrfeder 18 welche auch eine Auslösefeder genannt werden kann, dient dazu Drehbewegung in eine Richtung zwischen der Antriebsmuffe 8 und dem Antriebsring 13 zu übertragen, setzt aber auch Mittel zur Übertragung der Drehbewegung in die andere Richtung ein, zwischen der Steuerhülse 17 und dem Antriebsring 13. Die innere Fläche der Sperrfeder 18 steht in Kontakt mit koaxial zylindrischen äußeren Flächen der Antriebsmuffe 8 und des Antriebsrings 13. Das rechte Ende der Feder 18 ist an dem Antriebsring 13 befestigt, während ihr linkes Ende mit einem aufwärts stehenden Ende 18' ausgestattet ist, das in Eingriff ist mit einem axialen Vorsprung 17'' am linken Ende der Steuerhülse 17. Um den Steuermotor 20 zu schützen, kann die Feder 18 - als eine Alternative, mit dem abstehenden Ende 18' ausgestattet zu sein - einige Windungen nach links mit einem größeren Durchmesser haben, die mit der Steuerhülse 17 in Eingriff stehen.
Die Funktion der Anordnung soweit beschrieben ist wie folgt angenommen daß die Schraubenfeder 6 durch den elektrischen Motor 10 gespannt oder aufgezogen wird und rückwärts Drehung des letzteren durch die Ein-Wegkupplung 12 verhindert wird, wird die Antriebsmuffe 8 einer großen Drehkraft in einer Drehrichtung ausgesetzt. Vorausgesetzt daß die Steuerhülse 17 gegen Drehung mittels in oder am Steuermotor 20 gehalten wird, wird diese Drehbewegung den Durchmesser der Übertragungsfeder 16 vergrößeren, so daß die Muffe 8 gegen Drehung in dieser Richtung durch die Feder blockiert ist.
Durch Drehung der Steuerhülse 17 (mittels des Steuermotors 20) ist es jedoch möglich die Übertragungsfeder 16 zu "öffnen", das heißt sie in die Richtung entgegengesetzt der Sperrichtung zu drehen, mittels der Federwindungen die in Eingriff mit der Steuerhülse 17 sind. Hiermit wird die Antriebsmuffe 8 frei um unter der Wirkung der Schraubenfeder 6 sich zu drehen bis die Übertragungsfeder 16 wieder die Muffe 8 am Gehäuse 1 festhält. Die Drehbewegung der Antriebsmuffe 8 korrespondiert in anderen Worten mit der der Steuerhülse 17. Während dieser Drehbewegung überträgt die innere Sperrfeder 18 - aufgrund ihrer Sperrichtung - die Drehbewegung und die Drehkraft auf den Antriebsring 13.
Die Drehkraft die auf den Antriebsring 13 übertragen wird, wird durch die Kugelschraubenspindel 15 in eine axiale Kraft in der Kugelmutter 25, der Kraftübertragungshülse 23 und dem Kraftübertragungsteil 4 übertragen. Der Übertragungshub oder bewegung geht nach links in der Zeichnung.
Die Antriebsmuffe 8 kann sich drehen (zur Übertragung ihrer Drehkraft an den Antriebsring 13 über die innere Sperrfeder 18) wenn und bis zu dem Betrag, zu dem die Steuerhülse 17 durch den Steuermotor 20 in die Entriegelungsrichtung für die Übertragungsfeder 16 gedreht wird, aber auch - aufgrund der Tatsache, daß die Übertragungsfeder 16 nicht in Kontakt mit dem Gehäuse 1 in ihrer Ruhestellung ist - wenn der Steuermotor 20 nicht gegen die Drehung gehalten wird.
Wie es den Anschein hat, dient der Steuermotor 20 dazu den Übertragungshub zu steuern (aber auch den Auslösehub). Jedoch, wenn der Steuermotor nicht zwangsläufig gegen Drehung gehalten wird oder unter Steuerung dreht, wird eine Drehkraft von der Antriebsmuffe 8 durch die Übertragungsfeder 16 übertragen, welche hierdurch nicht in Sperrkontakt mit dem Gehäuse 1 ist. Der Verwendungszweck dieser Gestaltung ist, die Sicherheitseigenschaft zu erreichen, die bei einem Übertragungshub eintritt, wenn die Stromzufuhr zu dem Steuermotor 20 aus irgendeinem Grund unterbrochen wird. Eine einfache Parkbremseigenschaft wird auch erhalten.
Es gibt mindestens zwei Möglichkeiten die Steuermotorwelle 19 an der Drehung zu hindern, nämlich entweder den Steuermotor 20 mit einer elektro-magnetischen Bremse auszustatten (welche beim Fehlen einer Stromzufuhr aufgelöst wird) oder, daß die Motorwindungen mit einem Haltestrom in einer Ruhestellung versorgt werden.
Der Auslösehub oder die Bewegung des Kraftübertragungsteils 4 und der Hülse 23 nach rechts in der Zeichnung wird genau in EP-A-0 334 434 beschrieben, auf welche Bezug genommen wird. Der Auslösehub wird im Prinzip nicht durch die Modifikation der Übertragungsfeder 16 und der Funktion des Steuermoduls 20 beinflußt.
Als eine Alternative zur Antriebsmuffensteuerung mittels eines Motors, ist es möglich das gleiche Ergebnis mittels eines Elektro-Magnets zu erhalten. In solch einem Fall wird der passende Elektro-Magnet in seiner Hülsenhalteposition gehalten, außer wenn die Stromzufuhr unterbrochen wird. Diese Möglichkeit soll durch die Formulierung des Hauptanspruchs abgedeckt werden.

Claims

1. Bremseinheit mit einem Gehäuse (1), einer Antriebsmuffe (8), die einem Drehmoment einer vorgespannten Schraubenfeder (6) ausgesetzt ist, einer Sperrfeder (16) zwischen der Antriebsmuffe (8), an der sie angebracht ist, und dem Gehäuse (1) zum Zulassen einer Verdrehung der ersteren in einer ersten Richtung, und einer Steuerhülse (17), die durch einen Steuermotor (20) in der ersten Richtung verdrehbar ist, um die Sperrfeder (16) zu öffnen, die mit der Steuerhülse (17) mit einem Ende verbunden ist, und um eine Verdrehung der dazu konzentrischen Antriebsmuffe (8) um den gleichen winkelabstand wie die Steuerhülse (17) zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrfeder (16) einen etwas kleineren äußeren Ruhedurchmesser als die Bohrung in dem Gehäuse (1) hat, mit dem sie zusammenwirkt, aber normalerweise in Anlage an der Bohrung durch das Drehmoment von der Antriebsmuffe (8) gehalten wird, und daß der Steuermotor (20) mit einer Einrichtung versehen ist, um ihn gegen Verdrehung in seiner Ruhestellung zu halten, außer die Stromzufuhr ist unterbrochen.

2. Bremseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermotor (20) mit einer elektrisch gesteuerten Bremse versehen ist, vorzugsweise einer elektromagnetischen Bremse.

3. Bremseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuermotor (20) gegen Verdrehung in seine Ruhestellung mittels einer gewissen Stromzufuhr an seinen Windungen gehalten wird.