DE102008015743A1

DE102008015743A1 - Zangenbremse mit automatischem Nachstellen bei Bremsbelagverschleiß

Info

Publication number: DE102008015743A1
Application number: DE200810015743
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Nestler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-01

Abstract

Durch zunehmenden Verschleiß der Bremsklötzer wird der notwendige Hub zum Lösen und Anlegen dieser Bremsklötzer von und an die Bremsscheibe zunehmend größer, so dass regelmäßig ein manuelles Nachstellen erforderlich ist. Dies ist besonders dann kosten- und zeitaufwändig, wenn die Bremsen an schwer zugänglichen Stellen angeordnet sind oder die Anlage dafür stillgelegt werden muss. Unzulängliches Nachstellen führt bei elektromagnetisch gelüfteten Federbremsen zu unzulässig hohen Arbeitsluftspalten des Elektromagneten. Dies kann dazu führen, dass das Lösen der Bremse nicht mehr möglich ist oder der Elektromagnet dabei zerstört wird. Bei Kniehebelsystemen besteht zudem die Gefahr des Totalausfalls der Bremse, wenn das Knie infolge unzureichender Nachstellung "durchgedrückt" wird. Dies ist besonders dann wichtig, wenn die hohe Kraftübersetzung im Bereich kurz vor dem gestreckten Knie vorteilhaft genutzt werden soll. Vorgeschlagen wird, dass ein Regeleingriff zum Nachstellen erfolgt, sobald der Verschleiß ein einstellbares Maß überschreitet, wodurch vorschlagsgemäß beim Anlegen der Bremsklötzer die Bremskraftdruckfeder eine wesentlich schwächere Speicherdruckfeder spannt und dabei einen Nachstellfreilauf zunächst im Leerlauf um eine Mutternspannhülse oder einer Exzenterwelle dreht. Das eigentliche Nachstellen erfolgt dann beim Lösen der Bremse, wenn die dann elektromagnetisch gespannte Bremskraftdruckfeder die schwächere Speicherdruckfeder freigibt. Da in diesem ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Zangenbremse mit automatischem Nachstellen bei Bremsbelagverschleiß, der das manuelle Nachstellen bei zunehmendem Verschleiß der Bremsklötzer erübrigt und der Gefahr des Totalausfalls der Bremse, wenn das Knie infolge unzureichender Nachstellung „durchgedrückt” wird, vorbeugt.
Stand der Technik
Vorgeschlagen wurden Zangenbremsensysteme ohne automatischer Verschleißnachstellung. ( DE 10 20005 053 835 A1 2007.05.24, DE 103 15 985 A1 2004.10.28)
Unzulängliches Nachstellen führt bei elektromagnetisch gelüftete Federbremsen zu unzulässig hohen Arbeitsluftspalte des Elektromagneten. Dies kann dazu führen, dass das Lösen der Bremse nicht mehr möglich ist oder der Elektromagnet dabei zerstört wird.
Bei Kniehebelsysteme besteht zudem die Gefahr des Totalausfalls der Bremse, wenn das Knie infolge unzureichender Nachstellung „durchgedrückt” wird.
Der Bereich kurz vor dem „gestrecktem Knie” bring eine hohe Kraftübersetzung, s. 5. Dieser wirksame Bereich kann jedoch aus o. g. Grund nicht genutzt werden.
Zweck der Erfindung
Zweck der Erfindung ist die Realisierung einer Zangenbremse mit hoher Kraftübersetzung und selbsttätiger Verschleißnachstellung vorzugsweise für elektromagnetisch lösenden Federbremsen.
Aufgabenstellung
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bisher übliche Nachstellen des Bremsklotzverschleißes von Hand abzulösen.
Bei Kniehebelsysteme besteht zudem die Gefahr des Totalausfalls der Bremse, wenn das Knie infolge unzureichender Nachstellung „durchgedrückt” wird.
Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, durch automatisches Nachstellen die hohe Kraftübersetzung im Bereich kurz vor dem gestrecktem Knie zu nutzen, um wirksame Bremssysteme mit kostengünstigen kleinen Feder-Magnetsystemen zu realisieren.
Erfinderische Lösung

1. Zangenbremse mit automatischem Nachstellen bei Bremsbelagverschleiß nach 1 und 2 erfindungsgemäß so ausgeführt, dass ein Teil des Weges für das Anlegen der Bremsklötzer 02, 03 zum weiteren Spannen einer vorgespannten Speicherdruckfeder 31 verwendet wird, sobald dieser Anlegeweg eine einstellbare Verschleißtoleranzgrenze 38 überschreitet.
2. Zangenbremse nach 1 erfindungsgemäß so ausgeführt, dass während des Nachspannens der Speicherdruckfeder 31 ein Freilauf 42 (1) bzw. 15 (2) diese Bewegung von der Excenterwelle 41 (1) bzw. von der Mutternhülse 14 (2) abkoppelt.
3. Zangenbremse nach 1 und 2 erfindungsgemäß so ausgeführt, dass während des Lösens der Bremse die Kraft der Speicherdruckfeder 31 freigegeben wird und über einen nun einrastenden Freilauf 42 (1) bzw. 15 (2) die Excenterwelle 41 (1) bzw. die Mutternhülse 14 (2) so bewegt, dass der Anlegeweg der Bremsklötzer reduziert und damit der Verschleiß kompensiert wird.
4. Zangenbremse mit automatischem Nachstellen bei Bremsbelagverschleiß nach 3 erfindungsgemäß so ausgeführt, dass ein Teil des Weges für das Anlegen der Bremsklötzer 02, 03 zum Nachstellen der Nachstelleinrichtung (Stellschraube, Stellmutter) verwendet wird, sobald dieser Anlegeweg eine einstellbare Verschleißtoleranzgrenze überschreitet, wobei über einen dabei einrastenden Freilauf 42 (3) eine Excenterwelle 41 so bewegt wird, dass der Anlegeweg der Bremsklötzer reduziert und damit der Verschleiß kompensiert wird, wobei die zum Nachstellen benutzte Kraft durch eine Kraftbegrenzungsdruckfeder 47 begrenzt wird sobald die Bremsklötzer 02, 03 an die Bremsscheibe 01 anliegen, da der wesentliche Kraftanteil der Bremskraftdruckfeder 24 nun für das Bremsen benötigt wird, wobei die schwächer als die Kraftbegrenzungsdruckfeder 47 ausgelegte Speicherdruckfeder 31 das Rückstellen von Nachstellhebel 40 und der Verbindungsstange 39 übernimmt, wobei nun der Freilauf 42 die Excenterwelle 41 abgekoppelt hat, weiterhin ein Anschlag 45 das weitere Entspannen der Rückstelldruckfeder 31 verhindert, so dass die eingestellte Grenze (Mutter 30) für den zulässigen Verschleiß erhalten bleibt.
5. Zangenbremse nach 1 bis 4 erfindungsgemäß so ausgeführt, dass die Nachspannelemente wie beispielsweise Excenterwelle 41 (1 und 3) oder Mutternhülse 14 (2) gegen unbeabsichtigtes Rückstellen bei Belastung der Bremshebellager 05, 07 durch die Bremshebel 04, 05 mittels Selbsthemmung oder mittels eines weiterem Freilaufes 16 bei 2, der gegen das Gehäuse arbeitet, gesichert wird.

Ausführungsbeispiel
Die Erfindung soll nachstehend an 2 Beispielen erläutert werden.
Auf 1, 2 und 3 ist die Zangenbremse stromlos und mit anliegenden Bremsklötzern dargestellt.
Auf 4 sind Brems- und Kniehebel in den Stellungen
0 – Bremsklotz verschleißfrei oder nachgestellt anliegend,
1 – Bremsklotz gelöst,
2 – Bremsklotz verschlissen anliegend
sowie deren Kippwinkel Alpha und Beta und deren Verschiebewege x und y dargestellt
Auf 5 ist die Kraftübersetzung des Kniehebelsystems dargestellt.

1 bis 4

01: Bremsscheibe
02: Bremsklotz
03: Bremsklotz
04: Bremshebel
05: Bremshebel
06: Bremshebellager
07: Bremshebellager
08: Kniehebel
09: Kniehebel
10: Kniebolzen

2

11: Lagerstein, verschiebbar
12: Nachstellschraube
13: Gehäusestege
14: Mutternhülse
15: Freilauf zum Nachstellen
16: Freilauf für Rücklaufsperre
17: Klemmbügel und Hebel des Nachstellfreilaufes
18: Klemmbügel und Hebel des Rücklaufsperrfreilaufes

1 bis 3

20: Topfelektromagnet
21: Magnetwicklung
22: Ankerplatte
23: Luftspalt
24: Bremskraftdruckfeder

2

25: Schlitzhülse
26: Koppelbolzen

1 bis 3

28: Passscheiben (zum Einstellen des Vorknickwinkels)
29: Verbindungsschraube
30: Einstellmutter (1) bzw. Einstellschraube (2) für den Regeleingriff
31: Speicherdruckfeder
32: Kontermutter
33: Schubstange
34: Gleitbuchse
35: Federteller
36: Federstange (1)
37: Querbolzen (2)
38: Leerstrecke für zulässigen Verschleiß, einstellbar durch Stellmutter/-schraube 30, ab dann erfolgt der Regeleingriff
39: Verbindungsstange für das Nachregeln (Verschleißkompensation)

1

40: Nachstellhebel
41: Excenterwelle
42: Freilauf
43: Eingriffsdrehrichtung des Freilaufs
44: Gehäuse
45: Anschlag

3

46: Querstift
47: Kraftbegrenzungsdruckfeder

Funktion Bremsen und Lösen der Bremse
Die Ausführungsbeispiele 1 und 3 einerseits und 2 unterscheiden sich in dieser Funktion dadurch, dass bei 1 und 3 die Kraft über die Schubstange 33 auf den Kniebolzen 10 übertragen wird, während dafür bei 2 eine Schlitzhülse 25 und ein Koppelbolzen 26 benutzt wird.
Im stromlosen Zustand drückt bei 2 die Bremskraftdruckfeder 24 die Ankerplatte 22 samt Schlitzhülse 25 und Koppelbolzen 26 gegen den Kniebolzen 10.
Bei 1 und 3 wird die Kraft über die Schubstange 33 auf den Kniebolzen 10 übertragen.
Der Kniebolzen 10 spreizt dadurch die Kniehebel 08 und 09 und presst somit über die Bremshebel 04 und 05 die Bremsklötze 02 und 03 gegen die Bremsscheibe 01.
Je kleiner der Neigungswinkel Alpha, desto höher ist die Kraftübersetzung.
Mit zunehmendem Verschleiß geht dieser Neigungswinkel gegen Null.
Wird die ständige Kontrolle und das Nachstellen von Hand vergessen, so besteht die Gefahr, dass das „Knie” beim Anlegen der Bremse unbeabsichtigt durchgedrückt wird, wodurch die Bremse vollständig versagen würde.
Mit Zuschalten der Erregerspannung auf die Magnetwicklung 21 zieht die Ankerplatte 22 bei 2 über die Schlitzhülse 25 und den Koppelbolzen 26 den Kniebolzen 10 zurück, Bei 1 und 3 zieht die Ankerplatte 22 den Kniebolzen 10 über die Schubstange 33 zurück.
Dadurch kippen die Kniehebel 08 und 09 sowie die Bremshebel 04 und 05 zurück und die Bremsklötze 02 und 03 lösen sich von der Bremsscheibe 01.
Dabei schließt sich der Arbeitsluftspalt 23 des Magnetkreises, wodurch die Halteleistung enorm reduziert werden kann.
Auf die inzwischen entwickelten zahlreichen kontaktlosen analogen und digitalen Schaltungen zur Anzugsüberhöhung soll hier nur kurz verwiesen werden, da sie nicht Gegenstand dieser Erfindung sind.
Das Gleiche gilt für viele mögliche Hubhilfen, wie übergreifende, konische oder abgeschrägte Polschuhe, die allerdings die notwendige elektrische Halteleistung bei geschlossenem Arbeitsluftspalt erhöhen..
Funktion selbsttätiges Nachstellen der Bremse – Kompensation des Verschleißes
Der Bremshebel 05 ist mittels Bolzen 07 als Bremshebellager starr im Gehäuse gelagert.
Die Ausführungsbeispiele 1 und 3 einerseits und 2 andererseits unterscheiden sich in dieser Funktion dadurch, dass bei 1 und 3 eine Excenterwelle das Nachstellen realisiert, während bei 2 dazu eine Mutternhülse und eine Stellschraube benutzt wird.
Weitere Unterschiede:
1 und 3
Der Bremshebel 04 ist mittels Bolzen 06 als Bremshebellager auf einer im Gehäuse drehbaren Excenterwelle 41 gelagert.
Wenn das mittels Einstellmutter 30 einstellbare Verschleißmaß (Leerstrecke 38) überschritten wird, überträgt die Verbindungsstange 39 diesen Resthub auf den Nachstellhebel 40.
Bei 1 wird dabei die Speicherdruckfeder 31 gespannt. Die Excenterwelle 41 ist bei dieser Bewegung durch den Freilauf 42 abgekoppelt.
Das Nachstellen erfolgt erst beim Lösen der Bremse, wenn die nun elektromagnetisch gespannte Bremskraftdruckfeder 24 die schwächere Speicherdruckfeder freigibt, indem der nun einrastende Freilauf 42 die Excenterwelle 41 in Spannrichtung 43 mitnimmt.
Ein Anschlag 45 verhindert das weitere Entspannen der Speicherdruckfeder 31, so dass die eingestellte Grenze (Mutter 30) für den zulässigen Verschleiß erhalten bleibt.
Bei 3 erfolgt das Nachstellen schon beim Anlegen der Bremse.
Dazu ist der Freilauf 42 entsprechend so eingebaut, dass er die Excenterwelle 41 in Nachstellrichtung 43 mitnimmt.
Die Nachstellkraft wird über Querstift 46 und einer Kraftbegrenzungsdruckfeder 47 auf den Nachstellhebel 40 übertragen.
Die Kraftbegrenzungsdruckfeder 47 ist notwendig, damit die Bremsklötze mit dem größeren Teil der Kraft der Bremskraftdruckfeder 24 an die Bremsscheibe angepresst werden können.
Die schwacher als die Kraftbegrenzungsdruckfeder 47 ausgelegte Speicherdruckfeder 31 übernimmt das Rückstellen von Nachstellhebel 40 und der Verbindungsstange 39, wobei nun der Freilauf 42 die Excenterwelle 41 abgekoppelt hat.
Ein Anschlag 45 verhindert das weitere Entspannen der Rückstelldruckfeder 31, so dass die eingestellte Grenze (Mutter 30) für den zulässigen Verschleiß erhalten bleibt.
Die Nachspannelemente wie beispielsweise Excenterwelle 41 (1 und 3) sind gegen unbeabsichtigtes Rückstellen bei Belastung der Bremshebellager 05, 07 durch die Bremshebel 04, 05 durch Selbsthemmung oder mittels eines weiterem Freilaufes, der gegen das Gehäuse arbeitet, gesichert.
2
Der Bremshebel 04 ist mittels Bolzen 06 als Bremshebellager in einem im Gehäuse verschiebbar geführten Lagerstein 11 gelagert.
Der Lagerstein 11 kann mittels Nachstellschraube 12 zwecks Kompensation des Verschleißes in die Mutternhülse 14, die von den Gehäusestegen 13 axial festgehalten wird, gezogen werden.
Auf der Mutternhülse 14 sind 2 Hülsenfreiläufe angeordnet.
Der Freilauf 15 dient zum Nachstellen des Bremsklotzverschleißes. Dazu ist sein Außenring mit dem Klemmbügelhebel 17 verbunden der seinerseits über die Verbindungsstange 39 zum Nachregeln kurze Stellimpulse während des Lösens der Bremse erhalten kann.
Die Stellkraft stammt aus der Speicherdruckfeder 31, die beim Bremsen immer dann gespannt wird, wenn die zulässige Verschleißgrenze überschritten wird.
Der zulässige Verschleiß wird durch Leerstrecke 38 gebildet und ist mittels Stellschraube 30 einstellbar.
Der Regeleingriff erfolgt, sobald der Verschleiß diese Leerstrecke überschreitet, wodurch beim Anlagen der Bremsklötzer die Bremskraftdruckfeder 24 die wesentlich schwächere Speicherdruckfeder 31 spannt und dabei über die Verbindungsstange 39 den Nachstellfreilauf 15 zunächst leer um einen geringen Winkel dreht.
Das eigentliche Nachstellen erfolgt während des Lösens der Bremse, wenn die dann elektromagnetisch gespannte Bremskraftdruckfeder 24 die schwächere Speicherdruckfeder 31 freigibt.
Da in diesem Zustand das Bremshebellager 06 unbelastet ist, genügt die geringe Stellkraft der Speicherdruckfeder 31, um den nun einrastenden Freilauf 15 über Federteller 35, Schubstange 33, Querbolzen 37, Verbindungsstange 39 und Klemmbügel und Hebel 17 zurückzuschwenken und dabei die Mutterhülse 14 zu drehen und dadurch die Nachstellschraube 12 samt Lagerstein 11 nach Innen, in Kompensationsrichtung, zu ziehen.
Der Freilauf 16 dient als Rücklaufsperre. Sein Außenring ist dazu über den Hebel 18 mit dem Gehäuse verbunden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 1020005053835 A1 [0002]
- DE 10315985 A1 [0002]

Claims

Zangenbremse mit automatischem Nachstellen bei Bremsbelagverschleiß nach 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass nach Überschreiten einer einstellbaren Verschleißtoleranzgrenze 38 der weitere Weg für das Anlegen der Bremsklötzer 02, 03 zum Nachspannen einer vorgespannten Speicherdruckfeder 31 verwendet wird.
Zangenbremse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass während des Nachspannens der Speicherdruckfeder 31 ein Freilauf 42 (1) bzw. 15 (2) diese Bewegung von den Nachspannelementen wie beispielsweise Excenterwelle 41 (1). oder Mutternhülse 14 (2) zunächst abkoppelt.
Zangenbremse nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass während des Lösens der Bremse die Kraft der Speicherdruckfeder 31 freigegeben wird, indem der erregte Elektromagnet 20 die Bremskraftdruckfeder 24 zusammendrückt und über einen nun einrastenden Freilauf 42 (1) bzw. 15 (2) die Nachspannelementen wie beispielsweise Excenterwelle 41 (1) bzw. Mutternhülse 14 (2) den Abstand der Bremshebellager 06 und 07 von einender reduzieren, so dass der Anlegeweg der Bremsklötzer verringert und damit der Verschleiß kompensiert wird.
Zangenbremse mit automatischem Nachstellen bei Bremsbelagverschleiß nach 3 dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Weges für das Anlegen der Bremsklötzer 02, 03 zum Nachstellen der Nachstelleinrichtung (Stellschraube, Stellmutter) verwendet wird, sobald dieser Anlegeweg eine einstellbare Verschleißtoleranzgrenze 38 überschreitet, wobei über einen dabei einrastenden Freilauf 42 (3) ein Nachspannelement wie beispielsweise eine Excenterwelle 41 den Abstand der Bremshebellager 06 und 07 von einender reduzieren, so dass der Anlegeweg der Bremsklötzer verringert und damit der Verschleiß kompensiert wird, wobei die zum Nachstellen benutzte Kraft durch eine Kraftbegrenzungsdruckfeder 47 begrenzt wird, sobald die Bremsklötzer 02, 03 an die Bremsscheibe 01 anliegen, damit die Bremskraftdruckfeder 24 beim nun Anpressen der Bremsklötzer 02, 03 nicht behindert wird, wobei die schwächer als die Kraftbegrenzungsdruckfeder 47 ausgelegte Speicherdruckfeder 31 das Rückstellen von Nachstellhebel 40 sowie der Verbindungsstange 39 übernimmt, wobei nun der Freilauf 42 die Excenterwelle 41 abgekoppelt hat und weiterhin ein Anschlag 45 das weitere Entspannen der Rückstelldruckfeder 31 verhindert, so dass die eingestellte Grenze (Mutter 30) für den zulässigen Verschleiß erhalten bleibt.
Zangenbremse nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Nachspannelemente wie beispielsweise Excenterwelle 41 (1 und 3) oder Mutternhülse 14 (2) gegen unbeabsichtigtes Rückstellen bei Belastung der Bremshebellager 05, 07 durch die Bremshebel 04, 05 mittels Selbsthemmung oder mittels eines weiterem Freilaufes 16 bei 2, der gegen das Gehäuse arbeitet, gesichert wird.