DE2546470A1

DE2546470A1 - Fahrzeug-bremsbetaetigungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2546470A1
Application number: DE19752546470
Authority: DE
Inventors: John Patrick Bayliss
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1975-09-22
Filing date: 1975-10-16
Publication date: 1976-04-29
Also published as: US4033435A; CS199600B2; AU8610475A; CH610251A5; BE834555A; GB1491486A; FR2288248B1; FR2288248A1; DE2546470C2

Description

Fahrzeug-Bremsbetätigungsvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Bremsbetätigungsvorrichtung, bei der eine elastische Vorspannvorrichtung zum Anlegen einer Bremse auf einen Bremsspannmechanismus wirkt und in einer unbetätigten oder Bremslösestellung in einer zurückgezogenen ,nergiespeicher

von einer Haltevorrichtung

gehalten ist, die bei Betätigung zum Anlegen der Bremse die elastische Vorspannvorrichtung freigibt.

Bei Bremsbetätigungsvorrichtungen dieser Gattung weist die Haltevorrichtung eine mit Gas- oder Flüssigkeitsdruck betätigbare Kolben-Zylinder-Baugruppe auf, die zum Festhalten der elastischen Vorspannvorrichtung in der zurückgezogenen Stellung unter Druck gesetzt wird. Soll die Bremse angelegt werden, wird der Druck zur Freigabe der elastischen Vorspannvorrichtung aufgehoben oder in anderer Weise vermindert.

Bei einer Bremsbetätigungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung weist die Haltevorrichtung erfindungsgemäß einen Elektromotor auf, der bei

609818/0778

/2

- 2 - 47

Erregung die elastische Vorspannvorrichtung sowohl in die zurückgezogene Energie Speicherungsstellung drängt als ^:auch '^: in dieser Stellung hält. ■

Ist der Elektromotor eingeschaltet, um die elastische Vorspannvorrichtung zur zurückgezogenen Stellung hin zu drängen, erzeugt er eine Gegen-EMK, und die Betriebsspannung muß sowohl den Elektromotor treiben als auch die Gegen-EMK überwinden. ■ .■ . · - ■

Ein. vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß, sobald die elastische Vorspannvorrichtung die genannte zurückgezogene Stellung erreicht, sich eine Steuervorrichtung automatisch einschaltet, um die dem Elektromotor zugeführte Betriebsspannung herabzusetzen, so daß der Elektromotor^ ■ gestoppt und bei einer niedrigeren Haltespannung ständig" blockiert wird. Die Haltespannung reicht zur Beibehaltung" desselben Drehmomentes aus.

Die Haltespannung ist kleiner als die Betriebsspannung, da sie keineGegen-EMK mehr überwinden muß.

Mit Vorteil wirkt der Elektromotor auf die elastische Vorspannvorrichtung über ein Untersetzungsgetriebe und einen rückstellbaren Träger; Drehung des Untersetzungsgetriebes vermag dem Träger über eine drehbare Gewindespindel und eine Mutter Axialbewegung aufzuzwingen, und die Mutter steht mit der Gewindespindel in Gewindeeingriff und ist mit dem Träger drehfest gekoppelt.

Eine zurückgezogene Stellung für den Träger ist durch dessen Eingriff mit einem Anschlag, der einen Endanschlag bildet, bestimmt, und bei Anfahren des Trägers am Anschlag tritt ein Mikroschalter in Tätigkeit und schließt die niedrigere Haltespannung an den Elektromotor an.

809818/0778

·■ 3 - 47 109

Die Bremsbetätigungsvorrichtung ist bei Ausfall der elektrischen Stromversorgung vorzugsweise mit einer Rückdrehvorrichtung zurückdrehbar bzw. in die Bremslösestellung zurückstellbar. Eine solche Rückdrehvorrichtung weist eine Welle auf, mit der sich die Gewindespindel über das Untersetzungsgetriebe nach innen drehen läßt, und einen Kupplungsträger zum Pesthalten der zurückgedrehten Welle.

Die Erfindung wird im folgenden mit weiteren Einzelheiten anhand einer schematischen Zeichnung erläutert, die einen Längsschnitt durch eine federbetätigte bzw. als Federspeicher ausgebildete Bremsbetätigungsvorrichtung mit einer selbsttätigen Bremsspielnachstellvorrichtung zeigt.

Die federbetätigte Bremsbetätigungsvorrichtung des gezeigten Ausführungsbeispiels weist in einem Gehäuse 1 eine federbelastete Baugruppe 2 zum Auftragen einer Bremsspannkraft an einem Gabelkopf 3 auf, der an eine nicht gezeichnete Bremsspannvorrichtung anschließbar ist. Zur federbelasteten Baugruppe 2 gehört ein Federpaket 4, das in einem Federträger 5 aufgenommen ist, welcher über eine selbsttätige Bremsspielnachstellvorrichtung 6 auf den Gabelkopf 3 wirkt. Die Bremsspielnachstellvorrichtung 6 ist so ausgebildet und angeordnet, daß sie zwischen Reibbelägen bzw. Bremskissen und umlaufenden Bremsflächen ein konstantes Spiel aufrechtzuerhalten sowie für eine schlüssige Kraftübertragung durch die Übertragungsglieder der Bremsspann vorrichtung" zu sorgen und Durchbiegungen derselben auszugleichen vermag. Die Bremsspielnachstellvorrichtung 6 ist Gegenstand einer gleichzeitigen Patentanmeldung mit Priorität der britischen Patentanmeldung 44743/74 und braucht daher hier nicht mit weiteren Einzelheiten beschrieben zu werden. Der Federträger 5 weist eine längsgerichtete zentrale Nabe 7 auf, die mit einem Ende an einem ortsfesten Anschlag oder einem hinteren Endanschlag 8 im Gehäuse 1 zur Anlage bringbar ist, und am entgegengesetzten Ende einen radialen Flansch 9> der in einem Vielnutprofil 10 gegenüber dem Gehäuse 1 axial verschiebbar und

609818/0778

/4

- 4 - 47 109

drehfest geführt ist. Das Federpaket" · 4 weist eine ~ " yi&lzahl von scheibenförmigen Federn oder Tellerfedern 11 auf, welche die Nabe 7 umschlingen und sieh an dem ortsfesten hinteren Endanschlag 8 bzw., an der entgegengesetzten Seite, an einer radialen Schulter 13 abstützen, die am Übergang zwischen der Nabe 7 und dem Flansch 9 ausgebildet ist* -

In der Nabe 7 ist eine Kuge!mutter 14 aufgenommen, die mit der Nabe 7 drehfest verbunden ist und an dem dem Flansch 9 entgegengesetzten Ende der Nabe 7 an einem nach innen gerichteten radialen Flansch 15 anliegt. Die Kugelmutter 14 steht in Gewindeeingriff mit einer in Achsenrichtung fixierten Kugelgewindespindel 16* die an ihrem innenliegenden Ende drehbar in einem Lager 17 gelagert ist und mit ihrem außenliegenden Ende durch den Flansch 15 hindurchdringt,

In radialem Abstand von der Kugelgewindespindel 16 ist ein für Dauerbetrieb ausgelegter Elektromotor 18 angeordnet, der die Tätigkeit des federbetätigten Mechanismus 2 steuert* Sein Anker 19 ist an entgegengesetzteil Enden drehbar in lagern 20 und 21 aufgenommen und trägt am einem aus dem Lager 21 heraustretenden Abschnitt ein Ritzel 22* das mit einem Zwischenzahnrad 23 kämmt. Dieses ist einstückig bzw. fest mit einem im Durehmesser kleineren Zahnrad 24 verbunden, das mit einem Zahnrad 25 in Zahneingriff steht. Das Zahnrad 25 ist an einem außenliegenden Endstück der Kugelgewindespindel 16 und an der Außenseite eines Lagers 26 aufgenommen, in welchem das erwähnte Endstück der Kugelgewindespindel 16 drehbar gelagert ist.

Die Bitzel und Zahnräder 22 bis 25 sind zwischen dem Gehäuse 1 und einer abnehmbaren Endplatte 27 eingeschlossen. Das freie Ende des Ankers 19 trägt ein Kupplungsstück 28, in dessen außenliegendem Ende zwei diametral sich gegenüberliegende Ausnehmungen 29 ausgebildet sind. Dieses Ende des Kupplungsstückes 28 ist drehbar in einer mit radialen Flanschen

6098 18/0778 _/5

-- 5 -- 47

2 b 4 6 A 7

versehenen, haubenförmigen Mitnehmerhülse 30 gelagert, die in eine zylindrische Ausnehmung 31 in der Endplatte 27 eindringt. Eine durch die Endplatte 27 hindurchgeführte Antriebswelle 32 ist an ihrem innenliegenden Ende mit einem Diametralstift 33 an die Mitnehmerhülse 30 angeschlossen. Der Diametralstift 33 befindet sich normalerweise im Abstand vom benachbarten außenliegenden Ende des Kupplungsstückes 28 und ist in diese Abstandsstellung von einer Blattfeder 34 gedrängt, die auf die Mitnehmerhülse 30 wirkt und deren Plansch in Anlage an der Endplatte 27 drängt.

Die Antriebswelle 32 durchdringt einen Kupplungsträger 35» der in einem größeren Abschnitt 36 einen wesentlich größeren Durchmesser als die Antriebswelle 32 aufweist, damit zwischen diesen beiden Bauteilen ein beträchtlicher Zwischenraum besteht. Die Antriebswelle 32 trägt einen radialen Mitnehmerstift 37, der im Tonern des Kupplungsträgers 35 zwischen diametral entgegengesetzten Flächen an einem im Kupplungsträger 35 außermittig angeordneten, axialgerichteten Stift 38 um eine im wesentlichen vollständige Umdrehung drehbar ist. Über den Stift 38 vermag die Antriebswelle 32 auf den Kupplungsträger 35 zu treiben.

in

Der Kupplungsträger 35 ist/einer einsinnig wirkendei Rollenkupplung 39 aufgenommen. Diese läßt Drehung des Kupplungsträgers 35 gegenüber der Endplatte 27 nur in einer Richtung zu.

In der gezeichneten unbetätigten oder Bremslösestellung ist das Federpaket 4 vom Elektromotor 18 in zusammengedrücktem Zustand oder in einer "Energiespeicherungs"-Stellung gehalten. Dies wird dadurch erreicht, daß dem Elektromotor zu seiner Erregung eine Betriebsspannung zugeführt wird, so daß er die Kugelgewindespindel 16 über die Ritzel bzw. Zahnräder 22 bis 25, die ein Untersetzungsgetriebe bilden, in Drehung versetzt. Da die Kugelmutter 14 in Umfangsrichtung festgehalten ist, wird der Pederträger 5 in Richtung auf die

609818/0778 /6

- 6 - 47

Endplatte 27 zu bewegt, wobei das Federpaket 4 zusammengedrückt wird, bis das außenliegende Ende des Federträgers an der Anschlagflache 8 zur Anlage kommt und die Bewegung des Federträgers 5 stoppt. In diesem Punkt wird ein Mikroschalter 40 betätigt, der bewirkt, daß dem Elektromotor 18 eine niedrige Halte spannung zugeführt wird, die ausreicht, das Federpaket 4 bei gestopptem Elektromotor 18 in zusammengedrücktem Zustand zu halten. Im zusammengedrückten Zustand des Federpakets . 4 ist daher der Elektromotor ständig bei einer niedrigen Spannung blockiert.

Sobald der Elektromotor 18 infolge der Zuführung von Betriebsspannung läuft, wird eine G-egen-EMK erzeugt, welche ebenfalls von der Betriebsspannung überwunden werden muß. Sobald das Federpaket 4 einen Punkt erreicht, der durch den Eingriff des Federträgers 5 mit der Anschlagfläche bzw. dem hinteren Endanschlag 8 bestimmt ist, und an dem es vollständig zusammengedrückt ist, muß die niedrige Haltespannung keine Gegen-EMK mehr überwinden, und ihr Betrag ist lediglich so gewählt, daß der Elektromotor 18 dasselbe Drehmoment beibehalten kann.

Sollen die Bremsen angelegt werden, wird die dem Elektromotor 18 zugeführte Spannung auf einen Betrag reduziert, der kleiner ist als der der Haltespannung. Dadurch kann die in dera Federpaket 4 gespeicherte Energie freigesetzt werden, wobei sich das Federpaket 4 streckt und eine Bremsspannkraft über den Federträger 5 und die Bremsspielnachstellvorrichtung 6 auf den Gabelkopf 3 überträgt. Während der Axialverstellung des Federträgers 5 wird der Elektromotor über das Untersetzungsgetriebe mit den Ritzeln und Zahnrädern 22 bis 25 in der entgegengesetzten Richtung getrieben.

Sollen die Bremsen gelöst werden, wird der Elektromotor 18 in der weiter oben beschriebenen Weise erregt.

/7 609818/077*

·· 7 ·■ 47 109

2546A7Ü

Bei Ausfall der elektrischen Stromversorgung läßt sich, die Bremse durch Betätigen einer manuellen Lösevorrichtung lösen, zu der die Antriebswelle 32, die Mitnehmerhülse 30 und das Kupplungsstüek 28 gehören. Das Lösen von Hand geschieht, indem die Antriebswelle 32 in Achsenrichtung gedruckt wird, um den Diametralstift 33 in Eingriff mit den Ausnehmungen 29 zu bringen, wobei die Mitnehmerhülse 30 gegen die Kraft der Blattfeder 34 nach innen gedrängt wird. Danach kann die Antriebswelle 32 von Hand gedreht werden, um über die Ritzel bzw. Zahnräder 22 bis 25 die Kugelgewindespindel 16 zu drehen und das Federpaket 4 zusammenzudrücken, bis der •Federträger 5 erneut an der Anschlagflache bzw. am hinteren Endanschlag 8 anliegt. Infolge des Eingriffs zwischen dem Mitnehmerstift 37 und dem Stift 38 dreht sich mit der Antriebswelle 32 auch der Kupplungstrager 35* Die einsinnig wirkende Rollenkupplung 39 verhindert unbeabsichtigte Drehung der Kugelgewindespindel 16 und der Antriebswelle 32 in der Gegenrichtung über einen Betrag hinaus, der sich aus dem Anschlagen des Mitnehmerstiftes 37 an der entgegengesetzten Seite des Stiftes 38 ergibt. Beim manuellen Lösen der Bremsen bleibt somit der normale Lösemechanismus in Eingriffsstellung, um das Fedeipaket 4 in zusammengedrücktem Zustand zu halten, obwohl die Federbelastung die Antriebswelle 32 um einen begrenzten Betrag in der Gegenrichtung dreht, bis der Mitnehmerstift 37, wie weiter oben beschrieben, erneut am Stift 38 angreift.

Nach Behebung der Störung in der elektrischen Stromversorgung bewirkt die Erregung des Elektromotors 18 anfänglich Drehung des Kupplungsstückes 28. Dadurch wild die Mitnehmerhülse 30 entlastet, so daß der Diametralstift 33 durch die Belastung der Blattfeder 34 aus seiner Eingriffsstellung mit den Ausnehmungen 29 herausgestoßen wird. Danach wird das Federpaket 4 in dem oben beschriebenen energiespeichernden, zusammengedrücktem Zustand gehalten.

609818/0778

- 8 - 47 109

2546A7Q

Die Erfindung ist mit besonderem Vorteil auf Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb anwendbar, beispielsweise auf elektrisch getriebene Straßenbahn-Fahrzeuge, denen stets eine Stromquelle zur Verfügung steht.

/Patentansprüche 609818/07 78

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1 ,J Fahrzeug-Bremsbetätigungsvorrichtung, bei der eine elastische Vorspannvorrichtung zum Anlegen einer Bremse auf einen Bremsspannmechanismus wirkt und in einer unbetätigten oder Bremslösestellung in einer zurückgezogenen energiespeichernden, zusammengedrückten Stellung von einer Haltevorrichtung gehalten ist, die bei Betätigung zum Anlegen der Bremse die elastische Vorspannvorrichtung freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung einen Elektromotor (18) aufweist, der bei Erregung die elastische Vorspannvorrichtung (federbelastete. Baugruppe 2) sowohl in die zurückgezogene energiespeichernde Stellung drängt als auch in dieser Stellung hält.
2. Fahrzeug-Bremsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, sobald die elastische Vorspannvorrichtung (federbelastete Baugruppe . 2) die genannte zurückgezogene Stellung erreicht, sich eine Steuervorrichtung (Mikrοschalter 40) automatisch einschaltet, um die dem Elektromotor (18) zugeführte Betriebsspannung herabzusetzen, so daß der Elektromotor (18) gestoppt und bei einer niedrigeren Haltespannung ständig blockiert wird.
3· Fahrzeug-Bremsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch oder 2, dadurch gek ennz e i chne t, daß der Elektromotor (18) auf die elastische Vorspannvorrichtung (federbelastete. Baugruppe 2) über ein Untersetzungsgetriebe (Ritzel 22, Zahnräder 23,24,25) und einen rückstellbaren Träger (Federträger 5) wirkt, daß Drehung des Untersetzungsgetriebes (22 bis 25) dem Träger (Federträger 5) über eine drehbare Gewindespindel (Kugelgewindespindel 16) und eine

60981 8/Π778

/2

- -e- - 47 109

Mutter (Kugelmutter 14) Axialbewegung aufzuzwingen vermag, und daß die Mutter (Kugelmutter 14) mit der Gewindespindel (Kugelgewindespindel 16) in Gewindeeingriff steht und mit dem Träger (Federträger 5) drehfest gekoppelt ist.
4. Fahrzeug-Bremsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (hinterer Endanschlag 8), an dem der Träger (Federträger 5) anzugreifen vermag, einen Endanschlag bildet, der eine zurückgezogene Stellung des Trägers (Federträger 5) bestimmt, in der dieser die elastische Vorspannvorrichtung (federbelastete Baugruppe 2) in der zurückgezogenen, energie speichernden Stellung hält, und daß bei Anfahren des Trägers (Federträgers 5) am Anschlag (hinterer Endanschlag 8) ein Mikrο schalter (40) betätigt wird und die niedrigere Haltespannung an den Elektromotor (18) anschließt.
5. Fahrzeug-Bremsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsbetätigungsvorrichtung bei Ausfall der elektrischen Stromversorgung mit einer Rückdrehvorrichtung zurückdrehbar bzw. in die Bremslösestellung zurückstellbar ist.
6. Fahrzeug-Bremsbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gek ennze ichne t, daß die Rückdrehvorrichtung eine Welle (Antriebswelle 32) aufweist, mit der sich die Gewindespindel (Kugelgewindespindel 16) über das Untersetzungsgetriebe (22 bis 25) nach innen drehen läßt, und einen Kupplungsträger (35) zum Festhalten der zurückgedrehten Welle (Antriebswelle 32).

60981 8/0778