DE2730959A1 - Zuspannvorrichtung fuer reibungsbremsen, insbesondere von schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

• Zuspannvorrichtung für Reibungsbremsen, insbesondere
• von Schienenfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Zuspannvorrichtung für Reibungsbremsen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit einem zwischen einen insbesondere als Bremszylinder ausgebildeten, ein Kraftabgabeglied aufweisenden Bremsmotor und einem eine Zuspannkraft abgebenden Ausgangsglied eingeordneten Keilgetriebe, welches einen auf einer Keilfläche abrollbaren Rollkörper und ein festes Widerlager aufweist und wobei die Kraftabgaberichtung des Bremsmotors und die Wirkrichtung der Zuspannkraft in einem Winkel zueinander stehen.
• Derartige Zuspannvorrichtungen sind bereits vielfach bekannt.
• Die Kolbenstange des Bremszylinders ist hierbei mit einem zu ihr parallelen Keildruckstück verbunden, dessen Keilfläche über den Rollkörperan einer dem Ausgangsglied zugehörenden Gegenfläche anliegt. Das Ausgangsglied ist dabei stangenförmig mit zur Bremszvlinderachse senkrechter Längsrichtung ausgebildet. Zur Aufnahme der Reaktionskräfte am Keildruckstück ist dieses über einen zweiten Rollkörper gegen eine als festes Widerlager dienende, zur Bremszylinderachseparallele FUhrungsfläche abgestützt (DT-OS 1 625 755). Es ist auch bereits bekannt, das Keildruckstück einerseits über eine zur Kolbenachse parallele Führungsbahn gegen eine am Gehäuse als festes Widerlager gelagerte Rolle abzustützen und der andersseitigen Keilfläche eine weitere Rolle zuzuordnen, welche an dem im Gehäuse senkrecht zur Achsrichtung des Kolbens verschieblich gelagerten Ausgangsglied drehbar gelagert ist (DT-OS 2 513 870).
• Sei diesen bekannten Zuspannvorrichtungen fehlen jedoch Mittel, welche ohne Biegebelastung des Ausgangsgliedes die von dem Keilgetriebe auf dieses ausgeUbte Querkraftkomponen te aufnehmen könnten. Das Ausgangsglied ist hierbei im allgemeinen in Schiebeführungen längverschieblich gelagert; die erwähnten Querkraftkomponenten belasten diese Lagerstellen und ergeben hier unerwünschte Reibung und Abnutzung.
• Allen bekannten Zuspannvorrichtungen mit Keilgetriebe ist gemeinsam, daß sie für den Anlege- und den Festbremshub der von ihnen zuzuspannenden Reibungsbremsen gleiches Übersetzungsverhältnis aufweisen; der Bremszylinder muß daher bereits zum Überwinden des Anlegehubes der Reibungsbremse einen großen Hubweg aufweisen, an welchen sich der noch im allgemeinen kleine-Pe, dem Festbremshub der Reibungsbremse entsprechende Hubweg anschließt. Der große Anlegehub des Bremszylinders erfordert beachtlichen Bauaufwand, großes Bauvolumen und zu seiner Überwindung einen unnötigen Druckmittelverbrauch.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zuspannvorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß bei geringem Bauaufwand das Ausgangsglied wenigstens weitgehend von unerwUnschten Querkraftkomponenten entlastet ist, also ein hoher Wirkungsgrad der Zuspannvorrichtung erreichbar ist, wobei die Zuspannvorrichtung eine möglichst kompakte Bauweise aufweisen und somit infolge kleiner Außenabmessungen nur einen geringen Einbauraum benötigen soll. Des weiteren soll die Möglichkeit bestehen, ohne zusätzlichen Bauaufwand zwischen Anlege- und Festbremshub einen Übersetzungswechsel des Keilgetriebes vorzusehen, damit der Auslegungshub des Bremsmotors gering gehalten werden kann.
• Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Keilgetriebe ein zur Kraftabgaberichtung des Bremsmotors im wesentlichen senkrecht verlaufendes Hebelglied aufweist, welches nahe seines einen Endes um eine zur Kraftabgaberichtung des Bremsmotors und zur Wirkrichtung der Zuspannkraft senkrechte Achse schwenkbar an einem der Teile festes Widerlager oder Ausgangsglied und mit Abstand hierzu schwenkbar an der Kraftabgabestange angelenkt ist und welches an seinem anderen Ende über den Rollkörper und die Keilfläche gegen das andere der Teile Ausgangsglied oder festes Widerlager abgestützt ist.
• Die nach der weiteren Erfindung zweckmäßige Ausgestaltung der Zuspannvorrichtung kann den Merkmalen der Unteransprüche entnommen werden.
• In den Zeichnungen Figuren 1 bis 3 sind drei unterschiedliche Ausführungsbeispiele von nach der Erfindung ausgebildeten Zuspannvorrichtungen schematisiert dargestellt.
• Gemäß Fig. 1 ist als Bremsmotor ein Bremszylinder 1 vorgesehen, in welchem ein Uber einen Lufteinlaß 2 druckmittelbeaufschlagbarer Kolben 3 axial verschieblich und in bekannter, hier nicht näher zu beschreibender Weise aus der Achsrichtung des Oremszylinders 1 auslenkbar gelagert ist. Der Kolben 3 trägt als Kraftabgabeglied eine Kolbenstange 4, deren Ende schwenkbar im mittleren Bereich eines zur Kolbenstange 4 im wesentlichen senkrecht verlaufenden Hebelgliedes 5 angelenkt ist. Das eine Ende des Hebelgliedes 5 ist über einen Bolzen 6 an einem Ausgangsglied 7 schwenkbar angelenkt, welches in einem an den Bremszylinder 1 angeflanschten Gehäuse 8 im wesentlichen senkrecht zum Kolben 3 verschieblich gelagert ist.
• Am ins Freie ragenden Ende des Ausgangsgliedes 7 sind die Reibglieder der insgesamt nicht dargestellten Reibungsbremse angelenkt. Am anderen Ende des Hebelgliedes 5 ist drehbar ein Rollkörper 9 gelagert, welcher auf einer als festes Widerlager dienenden, in Kraftabgaberichtung gemäß Pfeil I des Bremszylinders 1 zur Längsachse desselben hin ansteigenden Keilfläche 10 abzurollen vermag. Die Keilfläche 10 weist an ihrem dem Bremszylinder 1 benachbarten Ende einen Abschnitt 11 relativ großer Steigung auf, welcher über eine gerundete Knickstelle 12 in einen dem Bremszylinder 1 entfernteren Abschnitt 13 geringerer Steigung übergeht. Der Abschnitt 11 ist dem Anlege- und der Abschnitt 13 dem Festbremshub der Reibungsbremse zugeordnet.
• Das Ausgangsglied 7 ist innerhalb des Gehäuses 8 mit einem vorspringenden Nocken 14 versehen, an welchem ein Nocken 15 einer im Gehäuse 8 das Ausgangsglied 7 senkrecht überkreuzend drehbar gelagerten Handbremswelle 16 anliegt.
• Der Kolben 3 ist gegenüberliegend zu seiner Druckmittelbeaufschlagung von einer Rückdruckfeder 17 belastet.
• Das Hebelglied 5 weist annähernd die Form eines langgestreckten Dreieckes auf, wobei wesentlich ist, daß bei gelöster Reibungsbremse die Verbindungslinie 18 zwischen der Lagerstelle 19 des Rollkörpers 9 am Hebelglied 5 und der Anlenkstelle 20 des Hebelgliedes 5 am Ausgangsglied 7'ion Wirkrichtung entsprechend Pfeil II der Zuspannkraft gesehen,sich vom Bremszylinder 1 entfernend zu dessen Kraftabgaberichtung I geneigt verläuft, wobei die Anlenkstelle 21 des Hebelgliedes 5 an der Kolbenstange 4 sich auf Seiten des Bremszylinders 1 neben dieser Verbindungslinie 18 befindet. Durch diese Gestaltung wird erreicht, daß während der Hubbewegung des Kolbens 3 die Anlenkstelle 21 sich wenigstens annähernd nur in Kraftabgaberichtung gemäß Pfeil I bewegt und die Kippbewegungen der Kolbenstange 4 sowie des Kolbens 3 somit sehr gering bleiben.
• Bei gelöstem Zustand der Reibungsbremse nimmt die Zuspannvorrichtung die aus Fig. 1 ersichtliche Lage ein: Der Kolben 3 befindet sich in seiner oberen Endlage, der Rollkörper 9 liegt etwa am Beginn des Abschnittes 11 an der Keilfläche 10 an, die Verbindungslinie 18 verläuft, wie vorstehend erwähnt und aus der Zeichnung ersichtlich, geneigt, und die Anlenkstelle 21 befindet sich nur geringfügig näher am Kolben 3 als die Lagerstelle 19.
• Zum Bremsen wird der Kolben 3 über den Lufteinlaß 2 mit Druckluft beaufschlagt und hierdurch entgegen der Kraft der Rückdruckfeder 17 im Oremszylinder 1 verschoben. Dabei wird über die Kolbenstange 4 das Hebelglied 5 um die Anlenkstelle 20 im Uhrzeigersinn verschwenkt, wobei der Rollkörper 9 anfänglich auf dem Abschnitt 11 der Keilfläche 10 abrollt. Die Verbindungslinie 18 nähert sich dabei einer zur Kraftabgaberich tung 1 senkrechten Lage an; hierdurch und infolge der relativ groBen Steigung des Abschnittes 11 der KeilflSchel0 erfährt die Anlenkstelle 20 eine relativ rasche Verschiebung gemäß der Fig. 1 nach links1 wodurch die Reibungsbremsen schnell angelegt werden. Sodann gelangt der Rollkörper 9 auf den schwächer geneigten Abschnitt 13 der Keilfläche iO; hierdurch und durch die bereits bewirkte Annäherung der Verbindungslinie 18 an die senkrechte Lage zur Kraftabgaberichtung I wird nunmehr die Anlenkstelle 20 verlangsamt, jedoch mit erhöhter Kraft nach links verschoben, wodurch die Reibungsbremsen mit großer Kraft zugespannt werden. Bei dieser kombinierten Drehung und Verschiebung des Hebelgliedes 5 bewegt sich die Anlenkstelle 21 annähernd nur in Richtung des Pfeiles I gemäß Fig. 1 abwärts, was einerseits durch die hierbei auftretende Verlängerung der Horizontalprojektion des Abstandes der beiden Anlenkstelllen 20 und 21 und andererseits durch Verkürzung der Horizontalprojektion des Abstandes zwischen der Lagerstelle 19 und der Anlenkstelle 21 infolge der besonderen Anordnung der Lager- und Anlenkstellen 19, 20 und 21 bedingt ist.
• Der Nocken 14 hebt sich dabei vom Nocken 15 der ihre Lage beibehaltenden Handbremswelle 16 nach links ab.
• Beim Lösen spielen sich entsprechend umgekehrte Vorgänge ab.
• Beim Betätigen der Handbremse wird die Handbremswelle 16 gemSß Fig. 1 nach links gedreht, wobei der Nocken 15 den Nocken 14 nach links drückt und somit eine entsprechende Verschiebung des Ausganggliedes 7 mit Zuspannen der Reibungsbremse bewirkt. Die Zuspannvorrichtung nach Fig. 2 entspricht in wesentlichen Teilen derjenigen nach Fig. 1; die entsprechenden Teile sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und brauchen daher nicht erneut beschrieben zu werden. Wesentliche Abweichung ist, daß das Hebelglied 5' ähnlich einem rechteckigen Dreieck ausgebildet ist, wobei die eine Seite als konvex gekrOmmte Keilfläche 22 ausgebildet ist. Diese Keilfläche 22 weist eine uber ihre Länge ungleichmäßige Krummung auf und liegt an einem Rollkörper 9' an, der am als festes Widerlager dienenden Gehäuse B drehbar gelagert ist. Im dargestellten, gelösten Zustand der Zuspannvorrichtung verläuft eine Verbindungslinie 23 von der Anlenkstelle 20 zur Anlagestelle 24 der Keilfläche 22 am Rollkörper 9' etwa senkrecht zur Kraftabgaberichtung gemäB Pfeil I,und die Anlenkstelle 21 befindet sich auf Seiten des Bremszylinders 1 weit seitlich versetzt neben dieser Verbindungslinie 23.
• Wird zum Bremsen der Kolben 3 durch Druckmittelbeaufschlagung gemäß Fig. 2 nach unten verschoben, so wird wie bei der Ausfflhrung nach Fig. 1 das Hebelglied 5' um die Anlenkstelle 20 im Uhrzeigersinn gedreht; die Keilfläche 22 wälzt sich dabei auf dem Rollkörper 9' ab, wobei das Hebelglied 5' und das mit diesem flber die Anlenkung 20 gekoppelte Ausgangsglied 7 gemäß Fig. 2 nach links versetzt werden. Infolge der Geometrie der Anlenkstellen 20 und 21 sowie der ihre Lage ändernden Anlage stelle 24 erfährt dabei die Anlenkstelle 21 eine Abwärts~ bewegung im wesentlichen in Kraftabgaberichtung I ohne nennenswerte Seitenversetzungen nach links oder rechts. Im übrigen entspricht die Funktion weitgehend derjenigen der Ausführung nach Fig. 1 und braucht daher hier nicht weiter beschrieben zu werden.
• Bei der Zuspannvorrichtung nach Fig. 3 ist das wiederum ähnlich einem Dreieck gestaltete Hebelglied 5" nahe seines rechten Endes mittels der Anlenkstelle 20' am als festes Widerlager dienenden Gehäuse 8 schwenkbar angelenkt und trägt an seiner gegenüberliegenden Seite eine Keilfläche 25, welche konvex mit unterschiedlicher KrUmmung ausgebildet ist. An der Keilfläche 25 liegt der Rollkörper 9" an, welcher drehbar am Ausgangsglied 7 gelagert ist. Die Anlenkstelle 21 der Kolbenstange 4 ist am Hebelglied 5" derart angeordnet, daß nach Zurücklegen des halben Maximalhubes des Kolbens 3 im Bremszylinder 1 die Verbindungslinie 26 zwischen den beiden Anlenkstellen 20' und 21 etwa senkrecht zur Kraftabgabe richtung gemäß Pfeil I verläuft; der Rollkörper 9" liegt dabei annähernd in der Mitte der Längserstreckung der Keilfläche 25 an dieser an. Die Anlagestelle befindet sich dabei aur Seiten des Bremszylinders 1 neben der Verlängerung der Verbindungslinie 26. Das Ausgangsglied7 ist dabei bereits um einen bestimmten Hubweg nach links verschoben, und die Reibungsbremse befindet sich bereits im Bereich ihres Festbremshubes. Hier erfährt infolge der besonderen Geometrie der Anlenkstellen 20' und 21 am Hebelglied 5" die Anlenkstelle 21 während der Hubbewegungen des Kolbens 3 eine Kreisbewegung um die Anlenkstelle 20', wobei die Anlenkstelle 21 im wesentlichen Vertikalbewegungen und nur geringe Horizontalverschiebungen erfährt. Auch hier bleiben somit die Kippbewegungen der Kolbenstange 4 und des Kolbens 3 gering. Im übrigen entsprechEnder Aufbau und die Funktion der Zuspannvorrichtung nach Fig. 3 weitgehend denjenigen nach den vorstehend geschilderten Ausführungsformen gemaß Fig. 1 und Fig. 2 und brauchen daher nicht wiederholt zu werden.
• Es ist offensichtlich, daß bei sämtlichen Ausführungsformen der Zuspannvorrichtung das Ausgangsglied 7 weitgehend von Querkräften, die parallel zur Kraftabgaberichtung gemäß Pfeil I wirken, entlastet ist, da ein großer Anteil dieser Belastung vom jeweiligen festen Widerlager, der Keilfläche 10, der Lagerung des Rollkörpers 9' bzw. der Anlenkstelle 20' aufgenommen wird. Bei den Ausführungen nach Fig. 2 und Fig. 3 ist es durch entsprechende Gestaltung der Keilfläche 22 bzw.
• 25 möglich, neben einem Steigungswechsel des aus dieser Keilfläche und dem mit ihr zusammenwirkenden Rollkörper 9' bzw.
• 9" gebildeten Keilgetriebes entsprechend der Kraftanforderung der Reibungsbremse in deren einzelnen Hubbereichen eine sehr weitgehende bis völlige Entlastung des Ausgangsgliedes 7 von Querkräften zu erreichen. Die hierdurch bewirkte Entlastung der Führung des Ausgangsgliedes 7 wirkt sich reibungs- und verschleißmindernd aus, so daß die erfindungsgemäß ausgebildeten Zuspannvorrichtungen einen hohen Wirkungsgrad und eine geringe Störanfälligkeit aufweisen.

Claims (9)

1, )Zuspannvorrichtung fur Reibungsbremsen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit einem zwischen einen insbesondere als Bremszylinder ausgebildeten, ein Kraftabgabeglied aufweisenden Bremsmotor und einem eine Zuspannkraft abgebenden Ausgangsglied eingeordneten Keilgetriebe, welches einen auf einer Keilfläche abrollbaren Rollkörper und ein festes Widerlager aufweist und wobei die Kraftabgabe richtung des Bremsmotors und die Wirkrichtung der Zuspannkraft in einem Winkel zueinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß das Keilgetriebe ein zur Kraftabgaberichtung (Pfeil I) des Bremsmotors (BremszVlinder 1) im wesentlichen senkrecht verlaufendes Hebelglied (5,5',5") aufweist, wel-Ches nahe seines einen Endes um eine zur Kraftabgaberichtung des Bremsmotors und zur Wirkrichtung (Pfeil II) der Zuspannkraft senkrechte Achse schwenkbar an einem der Teile festes Widerlager (Gehäuse 8) oder Ausgangsglied (7) und mit Abstand hierzu schwenkbar am Kraftabgabeglied (Kolbenstange 4) angelenkt ist und welches an seinem anderen Ende uber den Rollkörper (9,9191?) und die Keilfläche (10,22,25) gegen das andere der Teile Ausgangsglied oder festes Widerlager abgestutzt ist.

2. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftabgabeglied (Kolbenstange 4) in an sich bekannter Weise schwenkbar im Bremsmotor (Bremszylinder 1) gelagert ist.

3. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelglied (5) einerseits am Ausgangsglied (7) und in seinem mittleren Abschnitt am Kraftabgabeglied (Kolbenstange 4) angelenkt ist und andererseits den Rollkörper (9) trägt, der an der am festen Widerlager (Gehäuse 8) angeordneten Keilfläche (10) anliegt.

4. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelglied (5') einerseits am Ausgangsglied (7) und in seinem mittleren Abschnitt am Kraftabgabeglied (Kolbenstange 4) an gelenkt ist und andererseits mit einer konvex gewölbten Keilfäche (22) endet, an welcher der am festen Widerlager (Gehäuse 8) gelagerte Rollkörper (9') anliegt.

5. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelglied (5") einerseits am festen Widerlager (Gehäuse 8) und in seinem mittleren Abschnitt am Kraftabgabeglied (Kolbenstange 4) angelenkt ist und andererseits mit einer konvex gewölbten Keilfläche (25) endet, an welcher der am Ausgangsglied (7) gelagerte Rollkörper (9")anliegt.

6. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilfläche (10,22,25) in ihrem im Lösehub der Reibungsbremse wirksamen Bereich (11) eine grosse Steigung und in ihrem dem Festhub der Reibungsbremse entsprechenden Bereich (13) eine geringe Steigung aufweist.

7. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelglied (5) eine langgestreckte Dreiecksform aufweist, daß bei gelöster Reibungsbremse die Verbindungslinie (18) zwischen der Lagerstelle (19) des Rollkörpers (9) und der Anlenkstelle (20) des Hebelgliedes am Ausgangsglied (7) in Wirkrichtung (Pfeil II) der Zuspannkraft sich vom Bremsmotor entfernend zu dessen Kraftabgaberichtung (Pfeil I) geneigt verlauft und daß hierbei die Anlenkstelle (21) des Hebelgliedes am Kraftabgabeglied (Kolbenstange 4) sich auf Seiten des Bremsmotors (1) neben dieser Verbindungslinie befindet.

8. Zuspannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelglied (5') dreiecksShnlich ausgebildet ist, daß bei gelöster Relbungsbremse die Verbindungslinie (23) zwischen der Anlagestelle (24) der Keilfläche (22) am Rollkörper (9') und der Anlenkstelle (20) des Hebelgliedes am Ausgangsglied (7) etwa senkrecht zur Kraftabgaberichtung (Pfeil 1) verlauft und daß hierbei die Anlenkstelle (21) des Hebelgliedes am Kraftabgabeglied (Kolbenstange 4) sich auf Seiten des Bremslsotors (1) neben dieser Verbindungslinie befindet.

9. Zuspannvorriohtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebelglied (5") dreiecksähnlich ausgebildet ist, daß in halber Hubstellung des Bremsmotors (1) die Verbindungslinie (26) zwischen den Anlenkstellen (20', 21) des Hebelgliedes (5") am festen Widerlager (Gehäuse 8) und am Kraftabgabeglied (Kolbenstange 4) etwa senkrecht zur Kraftabgaberichtung (Pfeil I) verläuft und daß hierbei die Anlagestelle des Rollkörpers (9") an der Keilfläche (25) sich auf Seiten des Bremsmotors neben der Verlängerung dieser Verbindungslinie befindet.