DE112016007191T5

DE112016007191T5 - elektronische Bremsventil-Steuereinrichtung mit einstellbarem Reibungs- und Rastdrehmoment

Info

Publication number: DE112016007191T5
Application number: DE112016007191.4T
Authority: DE
Inventors: Erich Leonard; Peter Greetham; Steve Newton
Original assignee: New York Air Brake LLC
Current assignee: New York Air Brake LLC
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2019-07-04
Also published as: US20180093649A1; WO2018067134A1; CA3038798A1

Abstract

Es ist eine Bremssteuereinrichtung vorgesehen, bei der das Reibungs- und das Rastdrehmoment unabhängig einstellbar sind, um ein einfaches Einstellen des Griffgefühls zu ermöglichen, ohne Komponenten zu wechseln oder auszutauschen. Der Bremsgriff ist mit einem Nocken gekoppelt, der sich mit dem Griff dreht und in seinem Außenumfang eine Reihe von Rastlöchern aufweist, die etablierten Bremsgriffpositionen entsprechen. Eine Rastrolle wird durch eine einstellbare Feder in Eingriff mit dem Außenumfang des Nockens und demgemäß in die Rastlöcher vorgespannt, wenn der Griff bewegt wird. Eine getrennt einstellbare Feder spannt eine Seitenfläche des Nockens in Eingriff mit einer Reibungsoberfläche vor. Eine unabhängige Einstellung der beiden Federn kann sowohl das Rast- als auch das Reibungsdrehmoment einstellen, wodurch es einem Benutzer ermöglicht wird, das Griffgefühl einfach einzustellen, ohne Griffkomponenten wechseln oder austauschen zu müssen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft elektronische Bremsventile und insbesondere ein elektronisches Bremsventil mit einem Reibungs- und Rastdrehmoment, die unabhängig einstellbar sind.
BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Ein elektronisches Bremsventil (EBV) ist die menschliche Schnittstelle für ein computergesteuertes Zugbremssystem und weist eine EBV-Steuereinrichtung auf, die einen oder mehrere Begriffe aufweist, die vom Zugbediener bewegt werden können, um die Zugbremsen selektiv anzuziehen und zu lösen. Die Griffe können in einer Anzahl vorgegebener Stellen positioniert werden, welche bestimmten Bremsanwendungen entsprechen, beispielsweise Bremsen gelöst, voller Bedienungsumfang oder Notbedienung. Die Einfachheit, mit der die Griffe einer Bremssteuereinrichtung bewegt werden, wird als „Griffgefühl“ bezeichnet, und verschiedene Zuggesellschaften haben häufig unterschiedliche Präferenzen für das EBV-Griffgefühl. Das Griffgefühl kann durch den Betrag der für das Bewegen des Griffs zwischen Rasten benötigten Kraft (des dafür benötigten Reibungsdrehmoments) und den Betrag der für das Bewegen des Griffs aus einer Raste benötigten Kraft (Rastdrehmoment plus Reibungsdrehmoment) gekennzeichnet werden. Das Verhältnis zwischen dem Reibungsdrehmoment und dem Rastdrehmoment bestimmt, wie glatt und präzise der Griff aus einer Raste und in eine Reibungszone bewegt werden kann. Gegenwärtig haben diese beiden Drehmomenttypen für einen bestimmten Komponentensatz ein festes Verhältnis. Demgemäß müssen die Komponenten zum Festlegen oder Einstellen des Drehmomentbetrags bei einem herkömmlichen EBV-Griff vor der Montage der Steuereinrichtung spezifisch ausgewählt werden oder in einer existierenden Steuereinrichtung ersetzt werden, um das gewünschte Griffgefühl zu erreichen. Weil sich das Griffdrehmoment infolge von Abnutzung im Laufe der Zeit ändern kann, erfordert das Wiederherstellen des ursprünglich gewählten Griffgefühls den Austausch abgenutzter Griffkomponenten. Dementsprechend besteht auf dem Fachgebiet ein Bedarf an einem EBV-Griffsystem, bei dem das Griffgefühl entweder bei der Montage oder der Installation oder zu einer späteren Zeit leicht eingestellt werden kann, ohne Griffkomponenten wechseln oder ersetzen zu müssen.
KURZZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist eine Bremssteuereinrichtung mit einem Reibungs- und einem Rastdrehmoment, die unabhängig einstellbar sind und dabei so eingestellt werden können, dass ein gewünschtes Griffgefühl erhalten wird, ohne dass Komponenten der Bremssteuereinrichtung ausgewechselt oder ausgetauscht werden müssten. Die Bremssteuereinrichtung weist Folgendes auf: einen Benutzergriff, der in eine Reihe vorgegebener Positionen und zwischen diesen drehbar ist, einen Nocken, der dem Benutzergriff zugeordnet ist und damit drehbar ist, eine erste Federanordnung, die eine der Drehung des Nockens entgegenwirkende erste Vorspannungskraft bereitstellt, und eine zweite Federanordnung, die eine der Drehung des Nockens entgegenwirkende zweite Vorspannungskraft bereitstellt. Die erste Federanordnung weist einen Hebel, eine vom Hebel getragene Rolle und eine erste Feder, die angeordnet ist, um eine erste Vorspannungskraft, welche die Rolle in Kontakt mit dem Nocken drückt, bereitzustellen, auf. Der Nocken weist einen Außenumfang mit einer Reihe von Rastlöchern, die der Reihe vorgegebener Positionen entsprechen, in welche sich die Rolle erstrecken kann, wenn der Griff gedreht wird, auf. Eine der ersten Feder zugeordnete Schraube kann gedreht werden, um die Kompression der ersten Feder zu erhöhen oder zu verringern. Die zweite Federanordnung weist eine zweite Feder auf, die angeordnet ist, um eine zweite Vorspannungskraft bereitzustellen, die eine Seitenfläche des Nockens in eine Reibungsoberfläche drückt. Die zweite Federanordnung weist einen Federteller auf, der gedreht werden kann, um die Kompression der zweiten Feder zu erhöhen oder zu verringern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Bremssteuereinrichtung durch unabhängiges Einstellen des Reibungs- und des Rastdrehmoments einer Bremssteuereinrichtung so eingestellt werden, dass sie ein gewünschtes Griffgefühl aufweist. Beim Verfahren zum Einstellen des Griffgefühls der Bremssteuereinrichtung wird das Rastdrehmoment durch Ändern der Kompression einer ersten Feder, die eine erste Vorspannungskraft bereitstellt, welche der Drehung eines Nockens entgegenwirkt, der mit einem Benutzergriff der Bremssteuereinrichtung verbunden und drehbar ist, geändert. Die erste Feder drückt vorzugsweise eine Rolle in Eingriff mit dem Außenumfang des Nockens, welcher eine Reihe herkömmlichen Bremsgriffpositionen entsprechender Rastlöcher aufweist. Das Reibungsdrehmoment wird dann durch Ändern der Kompression einer zweiten Feder, die eine der Drehung des Nockens entgegenwirkende zweite Vorspannungskraft bereitstellt, eingestellt. Die zweite Feder drückt vorzugsweise eine laterale Seite des Nockens in Eingriff mit einer Reibungsoberfläche.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung in Zusammenhang mit der anliegenden Zeichnung besser verständlich und eingeschätzt werden. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer elektronischen Bremsventil-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
2 eine Einzelteilansicht eines Steuereinrichtungsrahmens und einstellbarer Drehmomentgriffe für eine elektronische Bremsventil-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und
3 eine Einzelteilansicht eines einstellbaren Drehmomentgriffs für eine Bremsventil-Steuereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Mit Bezug auf die Figuren, in denen gleiche Bezugszahlen überall die gleichen Teile bezeichnen, sei bemerkt, dass 1 eine einstellbare Drehmoment-EBV-Steuereinrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Die EBV-Steuereinrichtung 10 weist ein Paar von Griffen 12 und 14 auf, die ein Zugbediener beim Steuern des Lokomotiven- und Eisenbahnwagen-Bremssystems eines Zugs verwenden soll. Wie auf dem Fachgebiet bekannt ist, werden die Positionen der Griffe durch die Steuereinrichtung 10 in die geeigneten Bremssystembefehle umgesetzt und zum Bremssystem des Zugs übermittelt.
Mit Bezug auf 2 sei bemerkt, dass die Steuereinrichtung 10 einen zentralen Rahmen 16 aufweist, der ein Paar von Griffanordnungen 18 und 20 trägt und die für das Bestimmen von Griffpositionen und die Kommunikation mit dem Bremssystem eines Zugs notwendige Elektronik einschließt. Wie nachstehend beschrieben wird, können die jeweiligen Griffanordnungen 18 und 20 das unabhängige Einstellen sowohl des Reibungs- als auch des Rastdrehmoments ermöglichen, so dass die Steuereinrichtung 10 eingestellt werden kann, um die Anforderungen eines bestimmten Benutzers zu erfüllen. Die Einstellung kann bei der Installation oder später ausgeführt werden, falls normale Abnutzungen das Griffgefühl der Steuereinrichtung ändern.
Mit Bezug auf 3 sei bemerkt, dass jede Griffanordnung 18 einen Griff 22 mit einer Basis 24 aufweist, die drehbar entlang einer äußeren Platte 26 montiert und fest an einer Hauptachse 28 angebracht ist, die sich durch eine Buchse 30 erstreckt, welche in der äußeren Platte 26 angeordnet ist. Die Achse 28 wird durch eine Schraube 32, eine Unterlegscheibe 34 und einen O-Ring 36, welche in die Griffbasis 24 eingreifen, an ihrem Ort gehalten. Die Griffbasis 24 weist ein Paar dadurch verlaufender bogenförmiger Schlitze 42 und 44 auf, welche ein Paar von Stoppern 46 und 48 aufnehmen, die an der äußeren Platte 26 angebracht sind und sich davon nach außen erstrecken. Das andere Ende der Achse 28 weist eine magnetische Kappe 52 auf, die sich durch eine parallel zur äußeren Platte 26 angeordnete innere Platte 54 erstreckt. Die magnetische Kappe 52 ist mit einem Sensor 56 verbunden, der die Position der Achse 28 und damit die Position des Griffs 18 auf der Grundlage der magnetischen Kappe 52 bestimmt, so dass das Bremssystem angewiesen werden kann, den jeweiligen Bremszustand zu erzeugen, der durch die Position des Griffs 22 angegeben wird. Die innere Platte 54 ist durch mehrere Abstandsbolzen 62 von der äußeren Platte 26 beabstandet. Die äußere Platte 26 kann auch eine Schaltnockenanordnung 58 tragen, die durch einen Haltering 60 an ihrem Ort gehalten wird, um einen elektrischen Verbindungspunkt oder eine äußere Steckbuchse bereitzustellen.
Ein Nocken 64 ist auf der entgegengesetzten Seite der äußeren Platte 26 vom Griff 22 zur gemeinsamen Drehung mit dem Griff 22 fest an der Achse 28 angebracht. Der Nocken 64 weist eine Reihe in seinem Außenumfang ausgebildeter Rastlöcher 66 auf, die den etablierten Griffpositionen von Industriebremsen entsprechen, beispielsweise voller Bedienungsumfang, Notbedienung usw. Eine erste Federanordnung 68 stellt eine Vorspannungskraft gegen den äußeren Umfang des Nockens 64 bereit, welche der Drehung des Nockens 64 Widerstand entgegensetzt. Die Federanordnung 68 weist einen Drehhebel 70 mit einer Rastrolle 72 auf, wobei er so positioniert wird, dass die Rastrolle 72 in den Außenumfang des Nockens 64 eingreift, wobei sie vorgespannt ist, so dass sie in Rastlöcher 66 fällt, wenn sie durch den Griff 22 in ihre Nähe gedreht wird. Der Hebel 70 weist eine Aussparung 74 zur Aufnahme einer in 2 dargestellten Rastfeder 76 auf, wobei die Rastfeder 76 die Rastrolle 72 in Eingriff mit dem äußeren Umfang des Nockens 64 drückt. Demgemäß fällt die Rastrolle 72 in eines von der Reihe von Rastlöchern 66, wenn das Rastloch 66 in der Nähe der Rastrolle 72 liegt. Die für das Bewegen des Griffs 22 erforderliche Kraft, wenn die Rastrolle 72 in Eingriff mit einem Rastloch 66 ist, legt das Rastdrehmoment fest, das ein Benutzer benötigt, um den Griff aus einer bestimmten vorgegebenen Rastposition zu bewegen. Eine Einstellungsschraube 78 ist mit der Rastfeder 76 gekoppelt und wird durch eine Mutter 80 im Rahmen 16 an ihrem Ort gehalten. Die Einstellungsfeder 78 ist manuell einstellbar, um den Betrag der Kraft zu ändern, die durch die Rastfelder 76 auf den Hebel 70 übertragen wird, wodurch eine manuelle Einstellung des Betrags des Rastdrehmoments, das erforderlich ist, um den Griff 18 aus einer Rastposition zu bewegen, ermöglicht wird.
Mit Bezug auf 3 sei bemerkt, dass eine Scheibe 84 fest an der äußeren Platte 26 montiert ist und eine Reibungsoberfläche 86 in Eingriff mit dem Nocken 64 aufweist. Die Reibungsoberfläche 86 besteht aus einem Material, dessen kinetischer Reibungskoeffizient höher ist als sein statischer Reibungskoeffizient, wie DELRIN^®AF, ein mit PTFE-Fasern gefülltes Homopolymeracetal. Der Nocken 64 wird durch eine um die Achse 28 angeordnete Federanordnung 88 zur äußeren Platte 26 hin in Eingriff mit einer Reibungsscheibe 84 gedrückt, beispielsweise über eine Buchse 90, durch welche sich die Achse 28 erstreckt und drehen kann. Die Federanordnung 88 weist eine mit einem Gewinde versehene Federtellernabe 92 auf, die an die innere Platte 54 geschraubt ist. Die mit einem Gewinde versehene Nabe 92 trägt einen entsprechenden mit einem Gewinde versehenen hexagonalen Federteller 94, der eine Axialfeder 96 einschließt, welche den Nocken 64 über ein Abstandselement 98 und einen begleitenden Satz von Andruckscheiben 100 zur Reibungsscheibe 84 vorspannt. Der hexagonale Federteller 94 kann durch Drehung infolge des Gewindeeingriffs mit der Nabe 92 axial über die Achse 28 vorgeschoben werden, um die Kompression der Feder 96 zu erhöhen oder zu verringern, wodurch die auf den Nocken 64 ausgeübte Vorspannungskraft und die sich ergebenden Reibungskräfte zwischen dem Nocken 64 und der Scheibe 84 erhöht oder verringert werden.
Das für die Bewegung des Griffs 22 zwischen Rastpositionen erforderliche Reibungsdrehmoment wird durch den Reibungskoeffizienten der Reibungsoberfläche 86 und die Stärke der den Nocken 64 gegen die Reibungsoberfläche 86 drückenden Kraft gesteuert. Demgemäß kann die Drehung des hexagonalen Federtellers 94 das Reibungsdrehmoment durch Einstellen der Stärke der durch die Feder 96 ausgeübten Kraft ändern. Ähnlich kann das Rastdrehmoment unter Verwendung der Einstellungsschraube 78 eingestellt werden, um die Stärke der Kraft zu ändern, welche die Feder 76 auf den Hebel 70 ausübt, und damit die Stärke der Kraft zu ändern, welche die Rastrolle 72 gegen den Außenrand des Nockens 64 und in ein Rastloch 66 drückt. Wie in 2 ersichtlich ist, kann die Steuereinrichtung 10 mit zwei Griffanordnungen 18 und 20 versehen sein, wobei jede Griffanordnung 18 und 20 unabhängig einstellbar ist, um das Reibungsdrehmoment und das Rastdrehmoment wie vorstehend erklärt zu ändern.
Durch den kinetischen und statischen Reibungskoeffizienten der Reibungsoberfläche 86 in Zusammenhang mit dem Verhältnis zwischen dem Reibungs- und dem Rastdrehmoment werden glatte und steuerbare Griffeinstellungen ohne ein Rucken oder Springen, wenn die Bewegung durch einen Benutzer eingeleitet wird, bereitgestellt. Die einstellbare Steuereinrichtung 10 macht es auch überflüssig, dass Zugbetreiber oder Eigentümer der Steuereinrichtung 10 nachverfolgen, welche bestimmten Komponenten in den jeweiligen Steuereinrichtungen 10 erforderlich sind, um das gewünschte Griffgefühl zu erreichen, weil jede beliebige Steuereinrichtung 10 eingestellt werden kann, so dass sie das gewünschte Gefühl erfüllt, und unter Verwendung der gleichen Komponenten wie bei jeder anderen Steuereinrichtung 10 repariert werden kann. Der Entwurf der Steuereinrichtung 10 verbessert auch die Langlebigkeit der Steuereinrichtung 10, weil die Drehmoment erzeugenden Schnittstellen, d. h. die Rastrolle 74 und die Reibungsscheibe 84, spezifisch dafür ausgelegt sind, Drehmoment zu erzeugen, und daher robuster sind als herkömmliche Griffkomponenten, die einfach wegen ihrer Zusammensetzung und ihres Entwurfs einen gegebenen Drehmomentbetrag bereitstellen.

Claims

Bremssteuereinrichtung mit unabhängig einstellbarem Reibungs- und Rastdrehmoment, welche Folgendes aufweist: einen Benutzergriff, der in eine Reihe vorgegebener Positionen und zwischen diesen drehbar ist, einen Nocken, der dem Benutzergriff zugeordnet ist und damit drehbar ist, eine erste Federanordnung, die eine der Drehung des Nockens entgegenwirkende erste Vorspannungskraft bereitstellt, und eine zweite Federanordnung, die eine der Drehung des Nockens entgegenwirkende zweite Vorspannungskraft bereitstellt.
Bremssteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste Federanordnung einen Hebel, eine vom Hebel getragene Rolle und eine erste Feder, die angeordnet ist, um eine erste Vorspannungskraft, welche die Rolle in Kontakt mit dem Nocken drückt, bereitzustellen, aufweist.
Bremssteuereinrichtung nach Anspruch 2, wobei der Nocken einen Außenumfang mit einer Reihe von Rastlöchern, die der Reihe vorgegebener Positionen entsprechen, in welche sich die Rolle erstrecken kann, wenn der Griff gedreht wird, aufweist.
Bremssteuereinrichtung nach Anspruch 3, wobei die erste Federanordnung ferner eine Schraube aufweist, die der ersten Feder zugeordnet ist, welche gedreht werden kann, um die Kompression der ersten Feder zu erhöhen oder zu verringern.
Bremssteuereinrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Federanordnung eine zweite Feder aufweist, die angeordnet ist, um eine zweite Vorspannungskraft bereitzustellen, die eine Seitenfläche des Nockens in eine Reibungsoberfläche drückt.
Bremssteuereinrichtung nach Anspruch 5, wobei die zweite Federanordnung ferner einen Federteller aufweist, der gedreht werden kann, um die Kompression der zweiten Feder zu erhöhen oder zu verringern.
Bremssteuereinrichtung, bei der das Reibungs- und das Rastdrehmoment unabhängig einstellbar sind, welche Folgendes aufweist: einen Benutzergriff, der in eine Reihe vorgegebener Positionen und zwischen diesen vorgegebenen Positionen drehbar ist, einen Nocken, der mit dem Benutzergriff zur Drehung damit verbunden ist und einen Außenumfang und zwei entgegengesetzte Seitenflächen aufweist, eine erste Federanordnung, die einen Hebel, eine vom Hebel getragene Rolle und eine erste Feder, die angeordnet ist, um eine erste Vorspannungskraft bereitzustellen, welche die Rolle gegen den Außenumfang des Nockens drückt, aufweist, und eine zweite Federanordnung, die eine zweite Feder aufweist, die angeordnet ist, um eine zweite Vorspannungskraft bereitzustellen, welche den Nocken axial in eine Reibungsoberfläche drückt, welche der Drehung des Nockens Widerstand entgegensetzt.
Bremssteuereinrichtung nach Anspruch 7, wobei der Benutzergriff und der Nocken durch eine Achse verbunden sind.
Bremssteuereinrichtung nach Anspruch 8, wobei die zweite Feder um die Achse herum angeordnet ist.
Bremssteuereinrichtung nach Anspruch 9, wobei sich die Reibungsoberfläche auf einer Scheibe befindet, die zwischen dem Griff und dem Nocken um die Achse herum angeordnet ist.
Bremssteuereinrichtung nach Anspruch 10, welche ferner eine Schraube, die zum Hebel hin oder vom Hebel fort bewegt werden kann, um die Kompression der ersten Feder zu ändern, und einen Federteller, der entlang der Achse vorbewegt oder zurückgezogen werden kann, um die Kompression der zweiten Feder zu ändern, aufweist.
Verfahren zum unabhängigen Einstellen des Reibungs- und des Rastdrehmoments einer Bremssteuereinrichtung, welches folgende Schritte aufweist: Ändern der Kompression einer ersten Feder, die eine erste Vorspannungskraft bereitstellt, welche der Drehung eines Nockens entgegenwirkt, der mit einem Benutzergriff der Bremssteuereinrichtung verbunden und drehbar ist, und Ändern der Kompression einer zweiten Feder, die eine der Drehung des Nockens entgegenwirkende zweite Vorspannungskraft bereitstellt.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die erste Feder angeordnet wird, um eine Rolle in Kontakt mit einem Außenumfang des Nockens zu drücken.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei die zweite Feder angeordnet wird, um eine laterale Seite des Nockens in Kontakt mit einer Reibungsoberfläche zu drücken.