SE511851C2 - Bromsaktuator - Google Patents

Description

'Ju 511 851 2 Ett av huvudproblemen med moderna rälsfordonsboggi- konstruktioner är det ytterst begränsade utrymme som finns tillgängligt för en bromsaktuator, vilket har varit nega- tivt för tidigare försök med klotsbromsaktuatorer av ovan angivet slag.

Huvudändamålet med uppfinningen är sålunda att åstad- komma en bromsaktuator av angivet slag med ett minimalt ut- rymmeskrav men uppfyllande alla andra därpå ställda krav.

Uppfinningen Detta uppnås enligt uppfinningen genom att säkerhets- bromsarrangemangets fjäder är anordnad huvudsakligen vin- kelrätt mot tryckstången och är anordnad att verka därpå över minst en kil.

Kilen samarbetar företrädesvis med rullar, av vilka en första rulle är roterbar på en tryckstångshylsa, som om- ger tryckstången, och en andra rulle är roterbar i huset.

Två kilar, som är förbundna med en kopp för att uppstöda fjädern, sträcker sig företrädesvis grensle över tryck- stångshylsan, och därmed samarbetande, första rullar är anordnade på en kraftöverförande ring på tryckstångshylsan.

En särskilt fördelaktig layout kan uppnås, om servicebromsarrangemanget och säkerhetsbromsarrangemanget är anordnade vid vardera sidan om tryckstången, väsentligen i samma längdplan.

Vid bromsens ansättning med hjälp av elmotorn är det viktigt att erhålla en signal, då den önskade bromskraften har uppnåtts.

I aktuatorn enligt uppfinningen kan tryckstångshylsan med dess kraftöverförande ring för detta ändamål vara för- sedd med en anordning för att avge en sådan kraftrelaterad signal.

Praktiskt kan en krage av ett elastiskt material vara anordnad mellan två ringdelar, av vilka den kraftöver- förande ringen är uppbyggd, vilken krage omges av en sluten I O IJ II 30 U '11 .511 851 metallhylsa försedd med en trädtöjningsgivare eller lik- nande.

Ritningarna Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande under hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka fig 1 är en sektion genom en första utföringsform av en klotsbromsenhet enligt uppfinningen, huvudsakligen längs linjen I-I i fig 2, fig 2 är en annan sektion genom enheten enligt fig 1 längs linjen II-II i fig 1, fig 3 är ytterligare en annan och något förenklad sektion genom enheten enligt fig 1 längs linjen III-III i fig 1, fig 4 är en sektion motsvarande den nedre delen av fig 1 av en andra utföringsform av en klotsbromsenhet enligt uppfinningen samt fig 5 är en sektion motsvarande den nedre delen av fig 1 av en tredje utföringsform av en klotbromsenhet enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av utföringsformer En klotsbromsenhet enligt uppfinningen skall monteras i chassit hos ett rälsfordon i närheten av ett hjul som skall bromsas. Klotsbromsenheten är försedd med en broms- blockhàllare med ett bromsblock eller en bromsklots, men dessa kända organ är uteslutna pä ritningarna för tydlig- hets skull.

Hänvisning görs först till fig 1-3, som visar en första utföringsform av uppfinningen.

Enheten har ett hus 1 med ett därvid fäst topplock 2.

En tryckstàngshylsa 3 är axiellt rörligt anordnad i huset 1 huvudsakligen vinkelrätt mot dess längdaxel eller med andra ord i vänster/högerriktningen på ritningarna.

Denna tryckstångshylsa 3 är styrd av och sträcker sig ut ur huset 1; den är avsedd att till bromsblockhållaren överföra en av enheten alstrad bromskraft.

'Jl IJ /| 511 851 Fäst vid tryckstångshylsan 3 är en kraftöverförande ring 4, som har två diametralt motsatta tappar 4', vardera försedd med en vridbar tryckstångsrulle 5, såsom tydligast framgår av fig 2.

Fäst i huset 1 i närheten av rullarna 5 är två tappar 6, vardera försedd med en vridbar rulle 7.

Genom införing av en kilformad del 8 mellan vartdera paret av rullar 5, 7 kan en rörelse åt vänster på ritning- arna hos tryckstàngshylsan 3 åstadkommas. Vardera av dessa delar 8 har en rak yta, parallell med husets 1 längdrikt- ning, i kontakt med husrullen 7 och en sluttande eller krökt yta i kontakt med tryckstängsrullen 5.

De två kilformade delarna 8 är integrerade med en fjäderstödskopp 9, som har en cylindrisk del i axiellt styrande ingrepp med en styrhylsa 10 hos locket 2. Två kraftiga tryckfjädrar 11 är anordnade mellan en skivformad del av fjäderstödskoppen 9 och huslocket 2 för att tvinga koppen 9 med dess kilformade delar 8 nedåt på ritningen och sålunda för att förflytta tryckstàngshylsan 3 åt vänster på ritningen.

Fjäderstödskoppen 9 hålls emellertid normalt vid hus~ locket 2 med hjälp av en mekanism, som nu skall beskrivas.

En gängad tapp 12 står i ingrepp med en central gängad borrning i den skivformade delen av fjäderstöds- koppen 9. Tappen 12 sträcker sig genom ett centralt hål i den nedre delen av styrhylsan 19 och är fäst vid ett cylindriskt tappstöd 13 i styrhylsan 10. En cylinder 14, som är anordnad under och har samma ytterdiameter som tapp- stödet 13, är fäst vid den nedre delen av styrhylsan 10.

Tappen 12 sträcker sig fritt genom cylindern 14. Tappstödet 13 är lagrat i förhållande till cylindern 14 med hjälp av ett axiallager 15. I den nedre änden av styrhylsan 10 finns ett ytterligare axiallager 16 för att tillåta rotation av tappen 12 därpå via en bricka 17.

LA I~J 'Jl 30 b) J: 511 851 En läsfjäder 18 är anordnad omkring tappstödet 13 och cylindern 14. De nedersta varven hos lásfjädern 18 är fästa vid en läshylsa 19, som omger låsfjädern 18. Denna låshylsa 19 är vid sin ände försedd med en ring 20 för samarbete med en vid locket 2 fäst elektromagnet 21.

Vid normal drift är fjädrarna 11 sammanpressade.

Elektromagneten 21 är inkopplad, så att låshylsan 19 hålls mot rotation. Via låsfjädern 12 hålls även tappstödet 13 och sålunda tappen 12 mot rotation, så att fjäderstödskop- pen 9 hàller fjädrarna 11 hoppressade.

Om elektromagneten 21 kopplas ifrån, frigörs en säkerhetsbromsfunktion under inverkan av fjädrarna 11.

Frånkoppling av elektromagneten 21 gör det möjligt för låshylsan 19 att rotera och - tack vare låsriktningen hos läsfjädern 18 - även tappstödet 13 och tappen 12. Härigenom är fjäderstödskoppen 9 med de kilformade delarna 8 fria att röra sig nedåt i fig 1 under verkan av fjädrarna 11. De kilformade delarna 8 rör sig ned mellan de respektive paren av rullar 5 och 7 för att åstadkomma en bromsansättnings- rörelse åt vänster pà ritningen hos tryckstångshylsan 3 via den kraftöverförande ringen 4.

Efter en användning på beskrivet sätt kan säkerhets- bromsen med fjädrarna 11 återföras till sitt visade läge färdig för förnyad användning på följande sätt: Med hjälp av andra organ som skall beskrivas förflyttas tryckstångs- hylsan 3 med den kraftöverförande ringen 4 åt höger i fig 1, så att kilarna 8 och fjäderstödskoppen 9 förflyttas uppåt under hoppressning av fjädrarna 11. Under denna ope- ration är elektromagneten 21 inkopplad, men låsriktningen hos låsfjädrarna 18 är sådan att tappen 12 är fri att rotera på axiallagret 16. Då operationen är avslutad, har delarna intagit de i fig 1 visade lägena, och läsfjädern 18 kommer att effektivt förhindra all rotation av tappen 12, så att fjädrarna 11 hålls hoppressade, så länge elektromag- neten 21 är inkopplad.

'Ju ZU -J '11 511 851 6 Den ovan beskrivna konstruktionen med de fjäderpä- verkade kilarna 8 och organet för reglering av denna påver- kan kan definieras som en säkerhetsbroms, medan en service- bromskonstruktion nu skall beskrivas.

I den nedre delen av huset 1 under tryckstángshylsan 3 finns en elektrisk motor, bestående av en i huset l fast monterad stator 25 och en rotor 26 med en axel 26', som är roterbart monterad i huset l med hjälp av kullager 27. Fäst vid rotoraxeln 26' är en drivhylsa 28. En driven hylsa 29 är fäst vid en driven axel 30 koaxiell med rotoraxeln 26'.

Den drivna axeln 30 är lagrad med hjälp av ett lager 31 mellan drivhylsan 28 och den drivna hylsan 29 liksom med hjälp av ett huslager 32.

En läshylsa 33 är roterbart anordnad på den drivna hylsan 29, och en làsfjäder 34 är anordnad på koaxiella cylindriska ytor hos den drivna hylsan 29 och låshylsan 33 och innanför drivhylsan 28, såsom framgår av fig 1. Driv- hylsan 28 och den drivna hylsan 29 är hopkopplade med hjälp av en tapp eller skruv 35, som är fäst i den drivna hylsan 29 och samarbetar med en omkretsslits i drivhylsan 28.

Låshylsan 33 har en tandad omkrets för ingrepp med en ej visad, fjäderbelastad plunge med en dragring 36 i den nedre delen av huset 1. Genom dragning i denna ring 36 kommer låshylsan 33 att bli fri att rotera, vilket kommer att möjliggöra en rörelse av det fordon på vilket enheten är monterad eller ett utbyte av ett utslitet block förbun- det med enheten, då den ovan beskrivna säkerhetsbromsen har åstadkommit en bromsansättning i frånvaron av elektricitet för anordningens normala drift. 29, 33-35) är sådant att (dä låshylsan 33 hålles mot rotation av det fjäderbelastade Arrangemanget (delarna 28, den drivande rotationen hos 30, ingreppet av nämnda plunge) motorn 25, 26 överförs till den drivna axeln medan en rotation i den motsatta riktningen av den drivna axeln 30 LJ| 'Jl I~J 'Jr u) 'Ju -511 851 inte kommer att tillåtas tack vare låsfjädern 34. Detta betyder att då elmotorn 25, 26 har slutat sin rotation i den drivande eller bromsansättande riktningen, tillåts ingen motsatt rotation av den drivna axeln 30.

Mot sin ände till höger i fig 1 är den drivna axeln 30 försedd med ett kugghjul 37 i kuggingrepp med ett kugg- hjul 38, som är lagrat på en axel 39 i huset 1 med hjälp av lager 40.

Detta kugghjul 38 är i sin tur i kuggingrepp med en kuggring 41, som är koaxiell med tryckstàngshylsan 3 och är lagrad däri med hjälp av ett radiallager 42. Kuggringen 41 är fäst vid skruven 43 hos en anordning för att överföra en rotationsrörelse till en axiell rörelse, exempelvis en s k kulskruv, vars kulhus 44 är invändigt fäst vid en tryck- stång 45, axiellt rörlig inuti tryckstångshylsan 3. Mot sin ände till höger i fig 1 är skruven 43 försedd med en ring 47, som är lagrad i förhållande till tryckstångshylsan 3 med hjälp av ett axiallager 48.

En gummibälg 46 är anordnad mellan huset 1 och tryck- stången 45 för att förhindra inträngning av fukt, smuts och liknande.

Tryckstàngshylsan 3 kan intaga olika axiallägen i förhållande till huset 1, och av detta skäl har kugghjulet 38 en väsentlig axiell längd i förhållande till kuggringen 41.

Det finns ett returfjäderarrangemang för tryckstàngs- hylsan 3 och den kraftöverförande ringen 4, vilket inte är synligt i fig 1 utan blott i fig 2. Den kraftöverförande ringen 4 är försedd med ett öra 4", som sträcker sig snett ned åt höger i fig 2. En returfjäder 47 av trycktyp verkar på örat 4” för att verka på ringen 4 och sålunda tryck- stångshylsan 3 åt höger i fig 1.

Med hjälp av det beskrivna arrangemanget kommer en rotation av skruven 43, àstadkommen av elmotorn 25, 26 via kugghjulet 37, kugghjulet 38 och kuggringen 41, att resul- 20 511 851 8 tera i en axiell förflyttning åt vänster på ritningen hos tryckstången 45 för ansättning av ett därmed förbundet bromsblock mot ett hjul hos fordonet.

Då säkerhetsbromsen har ansatts under inverkan av tryckfjädrarna ll efter ett avbrott av strömtillförseln, kommer den även att återföras till det på ritningarna visade läget - färdig för en ny säkerhetsverkan - vid nästa efterföljande bromsansättning med hjälp av den elektriska motorn 25, 26.

Den normala bromsansättningen eller rörelsen åt vänster hos tryckstången 45 med hjälp av elmotorn 25, 26 har beskrivits ovan. Då rotationsriktningen hos motorn omkastas för ett returslag hos bromsen, kommer det relativa läget hos skruven eller tappen 35 i dess slits i drivhusen 28 att ändras, så att låseffekten hos låsfjädern 34 i denna rotationsriktning kommer att neutraliseras.

Det framgår av fig 1 och 3 att den kraftöverförande ringen 4, som funktionellt kan betraktas som integrerad, är uppdelad i två ringdelar med en krage 50 av ett elastiskt material insatt mellan dessa ringdelar. En metallhylsa 51 är anordnad i ett i de två ringdelarna bildat spår och är i kontakt med och omger fullständigt kragen. Vid en bromsan- sättning kommer kragen 50 att pressas samman av de två, tillsammans ringen 4 bildande ringdelarna och kommer häri~ genom att utöva en vidgande eller töjande kraft på hylsan 51, som kan vara försedd med en trådtöjningsgivare eller liknande för att avge en signal för att stanna motorn 25, 26, då en önskad bromsansättningskraft har uppnåtts. 26 rote- tills Vid en påföljande bromsretur, då motorn 25, ras i den motsatta riktningen, sker denna rotation, signalen från trådtöjningsgivaren eller liknande kommer till ett gränsvärde och därpå ett förutbestämt antal varv (reglerat av aktuatorns elektronik) för erhållande av ett visst önskat spelrum mellan bromsblocket och hjulet. '-11 I J '-J| 30 b: J\ 9 511 851 De i fig 4 och 5 visade modifikationerna eller utfö- ringsformerna är blott ändrade i det nedre partiet eller servicebromspartiet av enheten, och sålunda visas blott detta parti. Delar som i princip är oförändrade har samma hänvisningsbeteckningar som i den första utföringsformen.

I fig 4 har rotorn 26 en axel 55, roterbart monterad i huset 1 med hjälp av lager 27. Koaxiell med rotoraxeln 55 är en driven axel 56, ansluten till kugghjulet 38 och lag- rad i huset 1 med hjälp av huslagret 32.

Fäst vid rotoraxeln 55 är en drivhylsa 57, vilken är förbunden för rotation i en riktning med ett planethjul 58 hos en planetväxel (som skall beskrivas ytterligare) med hjälp av en första làsfjäder 59. Planethjulet 58 är anord- nat för rotation på rotoraxeln 55 och står i kuggingrepp med ett solhjul 60.

Solhjulet 60 är lagrat med hjälp av ett lager 61 på solhjul 62, en driven hylsa 63 fäst på den drivna axeln 56. en tapp hos ett som är rotationsanslutet till Ett lager 64 är anordnat mellan den drivna hylsan 63 och rotoraxeln 55. Den drivna hylsan 63 är också lagrad i förhållande till huset 1 med hjälp av ett lager 65. Solhjulet 60 står i kuggingrepp med en kuggring 66, fast anordnad i huset 1.

En enväggskoppling i form av en andra låsfjäder eller servofjäder 67 är anordnad mellan å ena sidan drivhylsan 57 och å andra sidan solhylsan 62 och den drivna hylsan 63.

En låshylsa 68 är anordnad för rotation i huset 1 men är normalt låst mot rotation med hjälp av en ej visad, fjäderbelastad plunge manövrerad av dragringen 36. Det finns en envägskoppling i form av en tredje låsfjäder 69 mellan solhylsan 62 och låshylsan 68.

Genom det beskrivna arrangemanget och med lämpliga låsriktningar hos de tre låsfjädrarna 59, 67 och 69 erhålls följande funktioner med resultat att rotationen i bromsan- sättningsriktningen hos rotoraxeln 58 kommer att växlas upp till den drivna axeln 56 men ej i returriktningen: 20 IJ 'Jl 511 851 lo Då rotoraxeln 55 roterar i bromsansättningsrikt- ningen, kommer rotationen att överföras med hjälp av den första läsfjädern 59 till planethjulet 58 och via solhjulet 60 till solhylsan 62 och den drivna hylsan 63 förbunden med hjälp av servofjädern 67. I den motsatta rotationsrikt- ningen av rotoraxeln 55 för bromsretur hindras solhylsan 62 (och sàlunda planetväxeln) från rotation i denna riktning av den tredje làsfjädern 69. Servofjädern 67 kommer att öppnas av drivhylsan 57, så att rotationen direkt överförs frän drivhylsan 57 till den drivna hylsan 63.

En ytterligare modifikation visas i fig 5. Konstruk- tionen har stora likheter med den i fig l-3 visade, och samma hänvisningsbeteckningar har använts för motsvarande delar, fastän de kan skilja sig åt i form i de två delarna.

Särskilt följande delar kan även återfinnas i versionen rotornaxeln 26', lagret 27, enligt fig 5: drivhylsan 28, den drivna hylsan 29, den drivna axeln 30, lagret 31, läsfjädern 34 samt tappen eller skruven 35.

Vid denna modifikation är en làshylsa 70 lagrad pà den drivna hylsan 29 med hjälp av ett lager 71, och låsfjä- dern 34 är anordnad mellan drivhylsan 28 och làshylsan 70.

En permanent magnetiserad magnetbroms 72 är fast anordnad i huset 1 vid làshylsan 70. Magnetbromsen 72 är av den aktiva eller inversa typen i det att den normalt håller låshylsan 70 läst därvid och att en ström måste tillföras den för frigöring av làshylsan 70, vilket är i analogi med den mekaniska frigöringsmekanismen i den första utföringsformen enligt fig l-3. Alternativt kan bromsen vara fjäderansatt och magnetiskt frigjord.

Som en modifikation till utföringsformen enligt fig 4 kan làshylsan 68 vara låst eller bromsad av sådana organ som beskrivs under hänvisning till fig 5, särskilt en permanentmagnetiserad magnetbroms.

Claims (8)

f., ß 'Jl 511 851 ll PATENTKRAV

1. Bromsaktuator för utmatning av en bromskraft genom ett bromsblock eller liknande till en roterande del som skall bromsas, vilken aktuator innefattar i ett hus (1) ett servicebromsarrangemang, innefattande en elektrisk motor (25, 26) och organ (43, 44) för överföring av dess rote- rande rörelse till en axiell rörelse hos en tryckstàng (45), samt ett säkerhetsbromsarrangemang, innefattande minst en kraftfull fjäder (ll), verkande i en bromsansätt- ningsriktning, organ för uppspänning av fjädern med hjälp av reaktionskraften vid en servicebromsansättning samt mekaniska organ (20, 21) för att läsa fjädern vid huset i ett spänt tillstànd, vilka làsorgan kan frigöras med vilje för att åstadkomma en säkerhetsbromsansättning, k ä n n e- t e c k n a d därav, att säkerhetsbromsarrangemangets fjäder (ll) är anordnad huvudsakligen vinkelrätt mot tryckstängen (45) och är anordnad att verka därpå över minst en kil (8).

2. Aktuator enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d därav, att kilen samverkar med rullar (5, 7), av vilka en första rulle (5) är roterbar på en tryckstàngshylsa (3), som omger tryckstàngen, och en andra rulle (7) är roterbar i huset (1).

3. Aktuator enligt krav l eller 2, k ä n n e t e c k- n a d därav, att tvà kilar (8), som är förbundna med en kopp (9) för att uppstöda fjädern (ll), sträcker sig grensle över tryckstångshylsan (3) och att därmed samver- kande, första rullar (5) är anordnade pà en kraftöverfö- rande ring (4) pá tryckstàngshylsan.

4. Aktuator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att servicebromsarrangemanget och säkerhetsbroms- arrangemanget är anordnade på vardera sidan om tryckstången (45), huvudsakligen i samma längdplan.

5. Aktuator enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att tryckstàngshylsan (3) med dess kraftöverförande 851 12 ring (4) är försedd med en anordning (50, 51) för avgivande av en kraftrelaterad signal.

6. Aktuator enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att en krage (50) av ett elastiskt material är 'Ju anordnad mellan två ringdelar, av vilka den kraftöverfö- rande ringen (5) bestàr, och att kragen är omgiven av en sluten metallhylsa (51), försedd med en trådtöjningsgivare eller liknande.

7. Aktuator enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d 10 därav, att servicebromsarrangemanget är försett med organ (28-35; 58-69) i rotationsdrivkedjan mellan motorn (25,26) och tryckstàngen (45) för att möjliggöra drift av motorn (25,26) i endera rotationsriktningen för bromsansättning och -retur men för att förhindra rotation alstrad från li tryckstängen.

8. Aktuator enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att servicebromsarrangemanget är försett med organ (58-62) i nämnda rotationsdrivkedja för uppväxling av rota- tionshastigheten blott i bromsansättningsriktningen_