DE10238251A1 - Mechanische Reibbremse sowie Verfahren zu deren Betreiben - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine mechanische Reibbremse, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Reibbremse. DOLLAR A Eine Reibbremse ist mit den folgenden Bauteilen bzw. Merkmalen versehen: DOLLAR A - mit einem Reibbelag zum Aufbringen einer bremsenden Reibkraft auf eine Reibfläche eines abzubremsenden umlaufenden Bauteiles; DOLLAR A - der Reibbelag ist aus einem Reibwerkstoff aufgebaut; DOLLAR A - mit einem Anpreßsystem zum Aufbringen einer Bremskraft auf den Reibbelag. DOLLAR A Gemäß der Erfindung wird eine Pulsationseinrichtung vorgesehen, die eine Pulsation der Bremskraft erzeugt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Reibbremse, mit welcher ein Fahrzeug abgebremst oder zum Stillstand gebracht werden kann. Eine solche Reibbremse weist einen Reibbelag auf, der aus einem Reibwerkstoff aufgebaut ist. Auf den Reibbelag wird eine Bremskraft aufgebracht, so dass der Reibbelag mit seiner Arbeitsfläche gegen die Reibfläche eines abzubremsenden Rades oder einer Bremsscheibe oder einer Bremstrommel angepreßt wird. Dem Reibbelag ist im allgemeinen ein Bremszylinder, eine Hebelübersetzung sowie ein Nachstellmechanismus zugeordnet.
• Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei Scheibenbremsen für Kraftfahrzeuge wie auch für Eisenbahnen. Siehe beispielsweise DE 195 42 524 .
• Sie ist aber auch anwendbar bei sogenannten Klotzbremseinheiten.
• Bezüglich der Ausgestaltung von Klotzbremseinheiten bei Schienenfahrzeugen wird auf "Bremsen für Schienenfahrzeuge, Handbuch – Bremstechnische Begriffe und Werte, Knorr-Bremse AG München, 2. Auflage, 1990", Seite 41 verwiesen.
• Oftmals sind die bislang ausgeführten Bremsklötze einteilig und stellen selbst den Reibwerkstoffblock dar. Materialien der Bremsklötze bzw. Reibwerkstoffblöcke sind perlitischer Grauguß mit lamellarem Graphit, aus einem Gemenge verschiedener Stoffe in Kunstharz- oder Buna-Bindung bestehender Kunststoff oder Sintermaterial, das aus Metallfeinstpulver wie Eisen, Kupfer, Buntmetall besteht.
• Aus der US 1 219 824 ist ein Bremsklotz bekanntgeworden, der eine Vielzahl von Reibwerkstoffblöcken umfaßt, die durch eine elastische Schicht getrennt sind. Die einzelnen Reibwerkstoffblöcke sind quer zur Längsrichtung des Bremsschuhs angebracht. Durch diese Anordnung soll erreicht werden, dass der Bremsklotz nur geringe Ausdehnungsänderungen bei auftretenden Temperaturschwankungen erfährt.
• Die DE 24 18 024 zeigt eine kohlenstoffhaltige Flugzeugbremsscheibe bestehend aus einem starken, langlebigen Mittelkern und an beiden Seiten befestigten Belägen aus leichtgewichtigem Verschleißmaterial. Die Verschleißmaterialien sind mit dem Mittelkern durch eine Klebeschicht verbunden.
• Aus der JP 55-97537 ist ein Bremsklotz bekanntgeworden, der in Längsrichtung zur Reduzierung des Bremsgeräusches geschlitzt ausgeführt ist. Die Reduzierung des Bremsgeräusches wird dadurch erreicht, dass aufgrund der geschlitzten Ausführung an der Bremsfläche höhere Temperaturen erreicht werden können.
• Einen Bremsklotzschuh mit mehreren sehr einfach zu wechselnden Bremsklötzen zeigt die DE 30 33 936 .
• Bezüglich der Ausführungsformen von Bremsklötzen wird des weiteren beispielsweise auf "Bremsen für Schienenfahrzeuge, Handbuch – Bremstechnische Begriffe und Werte, Knorr-Bremse AG München, 1990", Seiten 22 und 23 verwiesen.
• Bei den zuvor beschriebenen Klotzbremssystemen gemäß dem Stand der Technik ist das Tragbild aufgrund von Wärmedehnungen und Achsverschiebungen nur unzureichend. Hierbei gilt, dass das Tragbild um so schlechter ist, je härter das Material des Klotzes ist. Das schlechte Tragbild führt zur Riffelbildung oder zu Ausbröckelungen in den Radlaufflächen und infolgedessen zu einer hohen Geräuschentwicklung beim Bremsen.
• Wie man aus dem genannten Stand der Technik ersieht, war man stets bemüht, die Bremsgeräusche zu vermindern oder gar zu eliminieren. Diese Geräusche werden als höchst unangenehm empfunden. Sie können sogar zu gesundheitli chen Schäden führen, insbesondere bei Personen, die häufig der Einwirkung solcher Geräusche ausgesetzt sind, wie beispielsweise Bahnpersonal.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Reibbremse anzugeben bzw. ein Verfahren zu deren Betreiben, womit die Geräuschbildung beim Bremsen verringert oder aufgehoben werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
• Der Erfinder ist somit einen anderen Weg gegangen, als der Stand der Technik dies bisher zeigt. Er hat sich nämlich nicht mit der Gestaltung des Reibbelages sowie dessen Reibwerkstoffes befaßt. Vielmehr hat er erkannt, dass das quietschende Geräusch beim Bremsen auf ein Schwingungsproblem zurückgeht. Demgemäß schlägt er vor, die Schwingungen, die bei einer Bremse der genannten Bauart auftreten bzw. bei deren Bauteilen, zu beeinflussen, so dass sich kein Quietschgeräusch ausbilden kann. Die konkrete Lösung besteht darin, die Reibkraft, die mittels des Reibbelages auf die Reibfläche eines Rades ausgeübt wird, zu variieren. Man könnte auch sagen, dass die Schwingungen gemäß der Erfindung beeinträchtigt oder gestört werden.
• Reibbremsen der genannten Art arbeiten im allgemeinen mit Bremszylindern, wie oben erwähnt. Im Bremszylinder herrscht bekanntlich während des Bremsen ein bestimmter Druck. Dieser Druck wird variiert, so dass der Druck in Gestalt von Druckpulsen erzeugt wird. Die Druckpulse können rhythmisch sein. Sie können periodisch oder aperiodisch sein. Es können Druckabfälle erzeugt werden, so dass der Druck im Bremszylinder auf einen sehr kleinen Wert oder gar auf null abfällt. Der Abfall kann extrem scharf sein, so dass er sich innerhalb einer denkbar kleinen Zeitspanne abspielt. Hierdurch wird das Feder-Dämpfungs-Massensystem laufend geändert, und auch damit die Eigenfrequenz des Systems.
• Ein großer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass sie ungeachtet der Art des Bremsbelages sowie des sonstigen Aufbaus der Bremse angewandt werden kann. Dies gilt insbesondere für moderne Bremsbeläge für Scheibenbremsen von Schienenfahrzeugen. Solche Bremsbeläge bestehen zum Beispiel aus Sintermetall.
• Eine besonders interessante Möglichkeit der Umsetzung der Erfindung besteht darin, den Druck im Bremszylinder durch ein Ventil zu steuern, das nach Art eines Gleitschutzventiles arbeitet. Bekanntlich werden Gleitschutzventile eingesetzt, um ein Durchrutschen oder Gleiten der Räder beim Bremsen zu verhindern (sogenanntes Antiblockiersystem). Dabei lassen sich genau jene Gleitschutzventile ausnutzen, die man bei einem solchen Antiblockiersystem verwendet.
• Bei einer Betriebsbremsung, zum Beispiel bei Einfahrt des Zuges in einen Bahnhof, steuert eine modifizierte Brems-Software die Gleitschutzventile entsprechende der Erfindung an, beispielsweise in rhythmischer Weise. Dabei wird der Druck im Bremszylinder erhöht, derart, dass der über die Bremszeit gemittelte Druck und der dazu gehörende Bremsweg näherungsweise wie bisher unverändert bleibt. Lediglich bei einer Schnellbremsung kann aus Sicherheitsgründen in bisheriger Weise gebremst werden.
• Beim Bremsen will man bekanntlich einen gewissen mittleren Reibwert erzielen. Dies sollte auch bei Anwendung der Erfindung beibehalten werden. Um dies zu erreichen, geht man zunächst von einem höheren Druckwert im Bremszylinder aus, damit man den mittleren Reibweg beibehält – trotz erfindungsgemäßen Absenkens im Rahmen einer Pulsation.
• Die Erfindung hat sich im Versuch als hervorragend wirksam erwiesen. Das Quietschgeräusch läßt sich völlig vermeiden. In der Praxis bedeutet dies, dass auf jegliche Lärmschutzmaßnahmen verzichtet werden kann, und dass eine Belästigung von Personen unterbleibt. Bei der Gestaltung einer Bremse, insbesondere bei der Auswahl des Reibwerkstoffes, brauchen keine Überlegungen mehr angestellt zu werden bezüglich der Verringerung des Geräusches, da dieses Problem durch die Erfindung gelöst wird.
• Schließlich läßt sich die Erfindung relativ leicht und mit geringem baulichen Aufwand verwirklichen. Sie ist somit auch sehr kostengünstig.
• Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
• 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Scheibenbremse.
• 2 zeigt in schematischer Darstellung eine Klotzbremse für ein Schienenfahrzeug mit einem ausschnittsweise dargestellten Rad des Fahrzeuges.
• Die in 1 dargestellte Scheibenbremse dient zum Abbremsen einer Bremsscheibe 1. Die Scheibenbremse weist einen Bremssattel 3 auf. In einem Gehäuse 4 ist ein Kolben 5 angeordnet. Dem Kolben 5 als auch dem feststehenden Teil der Bremse ist jeweils ein Reibring 2, 2 zugeordnet. Beim Bremsen wird Kolben 5 derart beaufschlagt, dass die beiden Reibringe 2,2 gegen die Bremsscheibe 1 angepresst werden.
• Aus 2 erkennt man den Kranz 10 eines Eisenbahnrades.
• Dessen Lauffläche ist ein Bremsklotz zugeordnet, der den Reibbelag 20 darstellt.
• Die Reibfläche des Reibbelages 20 arbeitet mit der Lauffläche des Radkranzes 10 zusammen.

1

Bremsscheibe

2

Reibbeläge

3

Bremssattel

10

Radkranz

20

Reibbelag

Claims (11)

1. Mechanische Reibbremse, insbesondere für ein Schienenfahrzeug 1.1 mit einem Reibbelag (2, 20) zum Aufbringen einer bremsenden Reibkraft auf eine Reibfläche eines abzubremsenden umlaufenden Bauteiles (1, 10); 1.2 der Reibbelag (2, 20) ist aus einem Reibwerkstoff aufgebaut; 1.3 mit einem Anpreßsystem zum Aufbringen einer Bremskraft auf den Reibbelag (2, 20); 1.4 es ist eine Pulsationseinrichtung vorgesehen, die eine Pulsation der Bremskraft erzeugt.
2. Mechanische Reibbremse nach Anspruch 1, 2.1 mit einem Bremszylinder, in dem ein in die Bremskraft erzeugender Bremsdruck hergestellt wird; 2.2 mit einer Pulsationseinrichtung zum pulsierenden Verändern des Bremsdruckes.
3. Mechanische Reibbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die pulsierende Veränderung des Bremsdruckes durch unterschiedliche oder gleiche Brems- beziehungsweise Lösezeiten erfolgt.
4. Mechanische Reibbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsationseinrichtung ein Gleitschutzventil umfaßt.
5. Verfahren zum Betreiben einer mechanischen Reibbremse, insbesondere für Schienenfahrzeuge; 5.1 wobei eine Bremskraft über einen Reibbelag (2, 20) auf die Reibfläche (5.1) eines abzubremsenden umlaufenden Bauteiles (1, 10) aufgebracht wird; 5.2 die Bremskraft wird pulsierend aufgebracht.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsation eine rhythmische ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsation eine nicht-rhyhtmische ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft unterbrochen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer einer Unterbrechung im Millisekundenbereich liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die pulsierende Bremskraft durch eine Software gesteuert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Software in einem Bremsrechner oder in einem Gleitschutzregler integriert ist.