WO2002064408A1

WO2002064408A1 - Verfahren zur reduktion der betriebstemperatur elektromechanischer bremszuspanneinrichtungen einer fahrzeugbremse

Info

Publication number: WO2002064408A1
Application number: PCT/EP2002/001116
Authority: WO
Inventors: Thomas Wagner
Original assignee: Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2001-02-12
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2002-08-22
Also published as: DE10164717A1; DE10164718A1; DE10164719C1; DE10164718B4; DE10164717C2; EP1409314A1

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Reduktion der Betriebstemperatur elektromechanischer Bremszuspanneinrichtungen einer Fahrzeugbremse, insbesondere einer Schienenfahrzeugbremse. Die Erfindung sieht vor, dass für den Fall, dass die von einem Temperatursensor (70) gemessene Temperatur ansteigt und/oder eine obere Grenztemperatur überschritten hat, die durch einen Bremsaktuator (2) erzeugte Zuspannkraft reduziert oder auf Null gesetzt wird und dass zur Kompensation Bremsaktuatoren von anderen Bremszuspanneinrichtungen zur Erzeugung einer höheren Bremskraft angesteuert werden. Alternativ oder zusätzlich wird eine Gleitschutzfunktion lediglich in eingeschränktem Umfang ausgeübt oder vollständing ausser Kraft gesetzt und erst dann wieder in unberschränktem Umfang aktiviert, wenn die gemessene Temperatur die obere Grenztemperatur wieder unterschritten hat. Im weiteren wird vorgeschlagen, dass der Betrag einer maximal zulässigen Regelabweichung und/oder die Totzeit (Zeitkonstante) einer Steuer- und Regeleinrichtung der Bremszuspanneinrichtung erhöht wird. Schliesslich kann, wenn keine Änderung der Bremsanforderung während eines Bremsvorgangs erfolgt, der Bremsaktuator (2) mit einem geringeren, lediglich zur Aufrechterhaltung einer konstanten Zuspannkraft erforderlichen Haltestrom beaufschlagt werden und nur dann, wenn durch eine Änderung der Bremsanforderung eine Änderung der Zuspannkraft erfolgen soll, eine erhöhte Bestromung des Bremsaktuators (2) erfolgen.

Description

Verfahren zur Reduktion der Betriebstemperatur elektromechanischer Bremszuspanneinrichtungen einer Fahrzeugbremse

Beschreibung

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von Verfahren zur Reduktion der Betriebstemperatur elektromechanischer Bremszuspanneinrichtungen einer Fahrzeugbremse, insbesondere einer Schienenfahrzeugbremse, nach der Gattung der Patentansprüche 1 , 3, 4 und 5.

Im wesentlichen werden derzeit im Schienenfahrzeugbereich drei Bremssysteme eingesetzt : Elektropneumatische Bremssysteme, elektrohydraulische Bremssys eme sowie elektromechanische Bremssysteme. Das Bremssystem kann dabei als aktives oder passives Bremssystem ausgeführt sein, je nachdem ob die Kraft eines Bremsaktuators zum Einbremsen (aktives Bremssystem) oder zum Lösen der Bremse (passives Bremssystem) aufgebracht werden muß. Für den Fall von Betriebsstörungen erfolgt bei elekt- ropneumatischen Systemen eine Energiespeicherung in Druckluftbehältern, bei elektro- hydraulischen Systemen in Hydrobehältern und bei elektromechanischen Systemen in Form von Speicherfedern.

Aus dem Stand der Technik sind elektromechanische Bremszuspanneinrichtungen für Schienenfahrzeuge mit einem Bremsaktuator bekannt, der eine Betriebsbremseinheit sowie eine Speicherbremseinheit mit einem Energiespeicher umfaßt. Die Betriebsbremseinheit beinhaltet einen Bremskrafterzeuger zum Zuspannen und/oder Lösen der Bremse, beispielsweise in Form eines elektromotorischen Antriebs. Die Speicherbremseinheit umfaßt mindestens einen Energiespeicher zum Speichern und Abgeben von Energie zum Zuspannen der Bremse als betriebliche Notbremse im Sinne einer unterlegten Sicherheitsebene bei Ausfall der Betriebsbremseinheit und/oder als Parkoder Feststellbremse. Die Speicherbremseinheit ist im allgemeinen als Federspeicherbremse ausgebildet. Ein Kraftumsetzer sorgt für eine Umsetzung der vom Bremskrafterzeuger und/oder vom Energiespeicher abgegebenen Energie in eine Bremszuspannbewegung. Der elektromotorische Antrieb ist meist durch eine Regelungs- und Leistungselektronik zu schlupfgeregelten (Gleitschutzregelung) und/oder lastkorrigierten Bremsungen ansteuerbar.

Für Komponenten elektromechanischer Bremszuspanneinrichtungen sind in der Regel Temperaturen in einem Temperaturbereich zwischen minus 40 Grad und plus 85 Grad Celsius unproblematisch. Demgegenüber kann die Bremszuspanneinrichtung insbesondere bei Gleitschutzauslösungen oder längeren Gefällebremsungen höheren Tem- peraturen ausgesetzt sein, wodurch es zu Beschädigungen und Verschleiß an der Bremszuspanneinrichtung, insbesondere an elektrischen oder elektronischen Komponenten kommen kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt demzufolge die Aufgabe zugrunde, Verfahren zur Reduktion der Betriebstemperatur elektromechanischer Bremszuspanneinrichtungen zur Verfügung zu stellen, um deren Temperaturbelastung in kritischen Betriebszuständen zu senken.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale der An- sprüche 1 , 3, 4 und 5 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Gemäß einer ersten Maßnahme werden für den Fall, daß die von dem wenigstens ei- nen Temperatursensor gemessene Temperatur ansteigt und/oder eine obere Grenztemperatur überschritten hat, die durch den zugeordneten Bremsaktuator oder die zugeordneten Bremsaktuatoren erzeugten Zuspannkräfte reduziert oder auf Null gesetzt und zur Kompensation ein oder mehrere Bremsaktuatoren von anderen Bremszuspanneinrichtungen zur Erzeugung einer höheren Bremskraft angesteuert. Mit niedrige- rer Zuspannkraft wird der Anteil der in der Bremse entstehenden Reibungswärme und damit die Gesamtwärmebelastung reduziert. Gemäß einer zweiten Maßnahme wird für den Fall, daß die von dem wenigstens einen Temperatursensor gemessene Temperatur ansteigt und/oder eine obere Grenztemperatur überschritten hat, die Gleitschutzfunktion lediglich in eingeschränktem Umfang ausgeübt oder vollständig außer Kraft gesetzt und erst dann wieder in unbeschränktem Umfang aktiviert, wenn die gemessene Temperatur die obere Grenztemperatur wieder unterschritten hat. Hierdurch ergibt sich eine geringere Bestromungshäufigkeit des Stellmotors, weshalb sich zugleich auch die Temperaturbelastung der Bremszuspanneinrichtung reduziert.

Eine dritte Maßnahme sieht vor, daß für den Fall, daß die von dem wenigstens einen Temperatursensor gemessene Temperatur ansteigt und/oder eine obere Grenztemperatur überschritten hat, der Betrag einer maximal zulässigen Regelabweichung erhöht und/oder die Totzeit (Zeitkonstante) der Steuer- und Regeleinrichtung erhöht wird. Durch die Erhöhung der Regelabweichung wird die Anzahl der Aktivierungsvorgänge und die Bestromungshäufigkeit des Stellmotors reduziert, wodurch gleichzeitig die Temperaturbelastung der Bremszuspanneinrichtung sinkt. Das gleiche gilt, wenn die Zeitspanne bis zum Aufbau der Soll-Zuspannkraft erhöht wird.

Schließlich wird gemäß einer vierten Maßnahme vorgeschlagen, daß, wenn keine Änderung der Bremsanforderung während eines Bremsvorgangs erfolgt, der Bremsaktuator mit einem geringeren, lediglich zur Aufrechterhaltung einer konstanten Zuspannkraft erforderlichen Haltestrom beaufschlagt wird und daß nur dann, wenn durch eine Änderung der Bremsanforderung eine Änderung der Zuspannkraft erfolgen soll, eine erhöhte Bestromung des Bremsaktuators erfolgt. Je geringer der Stromdurchsatz durch den Leistungsteil und die Wicklungen des Stellmotors ist, desto weniger heizen sich diese Komponenten auf und desto geringer ist die Temperaturbelastung, welcher die Bremszuspanneinrichtung ausgesetzt ist. Infolgedessen stellt sich bei stationären Bremszuständen aufgrund des dann geringeren Strombedarfs in vorteilhafter Weise eine niedri- gere Betriebstemperatur ein. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.

Zeichnungen

5

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung einer elektromechanischen Bremszuspanneinrichtung, welche gemäß bevorzugter Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. o

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Fig.1 insgesamt mit 1 bezeichnete, bevorzugte Ausführungsform einer elektromechanischen Bremszuspanneinrichtung bildet eine von mehreren Bremszuspannein-

[5 richtungen eines Schienenfahrzeugs. Die Bremszuspanneinrichtung 1 beinhaltet einen Bremsaktuator 2 mit einer Betriebsbremseinheit und einer Speicherbremseinheit. Die Betriebsbremseinheit hat einen elektrischen Antrieb, beispielsweise einen elektrischen Stellmotor 4, der in einem Aktuatorgehäuse 6 des Bremsaktuators 2 untergebracht ist. Ein mechanischer Kraftumsetzer 8 dient zur Umsetzung der vom Bremsaktuator 2 ab- 0 gegebenen Energie in eine Bremszuspannbewegung.

Der Stellmotor 4 versetzt eine koaxiale Bremsspindel 10 in Drehung, welche durch den Kraftumsetzer 8 in eine Bremszuspannbewegung von Bremsbelägen 12 in Richtung auf eine Wellenbremsscheibe 14 gewandelt werden. Der Kraftumsetzer 8 umfaßt unter an- 5 derem eine Mutter-/Spindel-Baueinheit 16 mit einer auf der Bremsspindel 10 drehbar gelagerten Spindelmutter 18, welche bei Drehung der Bremsspindel 10 Linearbewegungen in Richtung der Spindelachse 42 ausführen kann. Das vom Stellmotor 4 abgewandte Ende der Bremsspindel 10 ragt in einen zylindrischen Hohlabschnitt eines Pleuels 20 hinein, der mit der Spindelmutter 18 dreh und axialfest verbunden ist. Außerdem 0 ist der zylindrische Hohlabschnitt des Pleuels 20 in einer Schiebehülse 22 dreh- und axialfest gehalten, auf welche wenigstens eine sich am Aktuatorgehäuse 6 abstützende Speicherfeder 24 wirkt. Die Speicherfeder 24 ist Teil der Speicherbremseinheit und dient als Energiespeicher zum Speichern und Abgeben von Energie zum Zuspannen der Bremse als betriebliche Notbremse im Sinne einer unterlegten Sicherheitsebene bei Ausfall der Betriebsbremseinheit und/oder als Park- oder Feststellbremse. Sowohl die Betriebs- als auch die Speicherbremseinheit wirken auf den Pleuel 20. In Bremslösestellung ist die Speicherfeder 24 durch eine Verriegelungseinrichtung 26 in der vorgespannten Stellung gehalten.

Ein Pleuelkopf 28 des Pleuels 20 ragt aus der Schiebehülse 22 heraus und ist an einem Bremshebel 36 mittels eines Gelenks 40 senkrecht zur Spindelachse 42 angelenkt. Bei Antrieb der Bremsspindel 10 in Bremszuspannrichtung bzw. bei Lösen der Verriegelungseinrichtung 26 der Speicherfeder 24 wird aufgrund des dann axial ausfahrenden Pleuels 20 ein Gelenkbolzen des Gelenks 40 unter anderem durch im wesentlichen senkrecht zur Bolzenachse angreifende Scherkräfte beansprucht.

Das andere Ende des Bremshebels 36 wirkt auf eine Exzenteranordnung mit einer Exzenterwelle 46, die an einen Zangenhebel 48 angelenkt ist, der zusammen mit einem weiteren Zangenhebel 50 eine Bremszange 52 bildet. An den einen Enden der Zangenhebel 48, 50 sind jeweils Belaghalter 54 mit Bremsbelägen 12 angeordnet, die in Rich- tung der Achse der Wellenbremsscheibe 14 verschieblich sind. Die von den Bremsbelägen 12 abgewandt liegenden Enden der Zangenhebel 48, 50 sind miteinander über einen Druckstangensteller 56 verbunden, der vorzugsweise elektrisch betätigt ausgelegt ist. Die beschriebene Anordnung bildet ebenfalls einen Teil des Kraftumsetzers 8, der die vom Stellmotor 4 oder von der Speicherfeder 24 veranlaßten Ausfahrbewegungen des Pleuels 20 in eine Bremszuspannbewegung der Bremsbeläge 12 in Richtung auf die Bremsscheibe 14 wandelt.

In einer eine DMS-Brückenschaltung beinhaltenden Auswerteelektronik findet eine Umrechnung der Scherverformungssignale in Signale für die jeweils an den Bremsbelägen 12 wirkende Ist-Zuspannkraft statt, welche über eine Signalleitung 59 an eine Steuer- und Regeleinrichtung 60 weitergeleitet werden, um anhand eines Soll-Ist-Vergleichs ei- ne Regeldifferenz zwischen einer Soll-Zuspannkraft und der Ist-Zuspannkraft zu berechnen. Die Bremskraft-Sollwertvorgabe orientiert sich beispielsweise am Erreichen einer geforderten Soll-Zuspannkraft in möglichst kurzer Zeit, beispielsweise 75% der maximalen Zuspannkraft in 0,3 Sekunden.

Die Steuer- und Regeleinrichtung 60 steuert ein Leistungsteil 62 an, welches in Abhängigkeit der berechneten Regeldifferenz einen Betriebsstrom für den Stellmotor 4 aussteuert, der durch einen an eine zwischen dem Leistungsteil 62 und dem Stellmotor 4 verlaufende elektrische Leitung 64 angeschlossenen Stromsensor 66 gemessen wird, wobei eine Rückmeldung an die Steuer- und Regeleinrichtung 60 durch ein entsprechendes, über eine Signalleitung 68 rückgeführtes Motorstromsignal erfolgt. Außer zur Einregelung einer Soll-Zuspannkraft dienen die in die Steuer- und Regeleinrichtung 60 eingesteuerten Signale für die Ist-Zuspannkräfte und für den jeweiligen Motorstrom zur Überwachung der Krafteinsteuerung und Funktionsfähigkeit der Bremszuspanneinrich- tung 1 bei sicherheitsrelevanten Bremsungen. Zur Verifizierung der Meßergebnisse kann auch der antriebsseitig durch den Stromsensor 66 gemessene Motorstrom in der Steuer- und Regeleinrichtung 60 mit dem Signal für die Ist-Zuspannkraft abgeglichen werden.

Ein in der Motorwicklung des Stellmotors 4 angeordneter Temperatursensor 70 dient zur Temperaturüberwachung während des Betriebs und liefert über eine Signalleitung 72 entsprechende Signale an die Steuer- und Regeleinrichtung 60. Zusätzlich können weitere Temperatursensoren zur Temperaturüberwachung von einzelnen oder mehreren Komponenten der Bremszuspanneinrichtung 1 vorgesehen sein, beispielsweise ein Temperatursensor zur Messung der Temperatur des Leistungsteils 62. Darüber hinaus kann auch ein Temperatursensor zur Messung der Umgebungstemperatur Werte an die Steuer- und Regeleinrichtung 60 liefern.

Die Bremszuspanneinrichtung 1 ist vorzugsweise zur Erzeugung von lastkorrigierten und/oder schlupfgeregelten Bremskräften ausgebildet, wobei unter einer lastkorrigierten Bremskraft eine im wesentlichen an das jeweils vorliegende Gewicht des Schienenfahr- zeugs angepaßte Bremskraft und unter einer schlupfgeregelten Bremskraft eine Bremskraft verstanden werden soll, durch welche die Bremsung mit idealem Radschlupf erfolgt (Gleitschutzregelung). Hierzu weist Steuer- und Regeleinrichtung 60 entsprechende Regelfunktionen auf.

Vor diesem Hintergrund wird die elektromechanische Bremszuspanneinrichtung 1 nach folgenden temperaturreduzierenden Verfahren betrieben :

Für den Fall, daß die Ist-Temperatur des Stellmotors 4, des Leistungsteils 62, einer weiteren Komponente der Bremszuspanneinrichtung 1 , die Umgebungstemperatur oder ein aus diesen Größen gebildeter Temperaturwert eine obere Grenztemperatur erreicht oder überschritten hat, wird gemäß einer ersten Maßnahme die Gleitschutzfunktion von der Steuer- und Regeleinrichtung 60 lediglich in eingeschränktem Umfang ausgeübt o- der vollständig außer Kraft gesetzt. Die Gleitschutzfunktion kommt erst dann wieder in unbeschränktem Umfang zum Einsatz, wenn die gemessene Ist-Temperatur die obere Grenztemperatur wieder unterschritten hat.

Gemäß einer zweiten Maßnahme ist vorgesehen, daß für den Fall, daß die Ist- Temperatur des Stellmotors 4, des Leistungsteils 62, einer weiteren Komponente der Bremszuspanneinrichtung 1 , die Umgebungstemperatur oder ein aus diesen Größen gebildeter Temperaturwert eine obere Grenztemperatur erreicht oder überschritten hat, die durch den Bremsaktuator 2 erzeugte Zuspannkraft reduziert oder vollständig auf Null gesetzt wird. Um eine gewünschte bzw. erforderliche Verzögerung des Schienenfahrzeugs dennoch zu gewährleisten, werden zur Kompensation gleichzeitig ein oder mehrere Bremsaktuatoren von anderen, einer niedrigeren Temperatur als der oberen Grenztemperatur ausgesetzten Bremszuspanneinrichtungen des Schienenfahrzeugs, welche aus Maßstabsgründen nicht dargestellt sind, zur Erzeugung einer höheren Bremskraft angesteuert. Wenn die Anzahl der mit reduzierter Bremskraft betriebener Bremsaktuatoren eine obere Grenze überschritten hat, wird die vom Fahrzeug maximal erreichbare Höchstgeschwindigkeit herabgesetzt. Gemäß einer dritten Maßnahme wird für den Fall, daß die Ist-Temperatur des Stellmotors 4, des Leistungsteils 62, einer weiteren Komponente der Bremszuspanneinrichtung 1 , die Umgebungstemperatur oder ein aus diesen Größen gebildeter Temperaturwert eine obere Grenztemperatur erreicht oder überschritten hat, der Betrag der maximal zulässigen Regelabweichung der jeweils vorliegenden, vom Scherkraftmeßbolzen 58 gemessenen Ist-Zuspannkraft von der Soll-Zuspannkraft erhöht. Wenn beispielsweise die zulässige Zuspannkraft-Regelabweichung bei Temperaturen niedriger als die obere Grenztemperatur einen Wert von 1% überschreitet, so wird der Stellmotor 4 von der Steuer- und Regeleinrichtung 60 zur Nachregelung der Zuspannkraft angesteuert. Wenn sich der Stellmotor 4 hingegen in einem überhitzten Zustand befindet, so kann die maximal zulässige Regelabweichung durch die Steuer- und Regeleinrichtung 60 auf ein Mehrfaches heraufgesetzt werden, beispielsweise auf 7%. Dies hat zur Folge, daß der Stellmotor 4 erst dann wieder bestromt wird, wenn die Ist-Zuspannkraft von der Soll- Zuspannkraft um mehr als 7% abweicht.

Alternativ oder zusätzlich hierzu kann vorgesehen sein, daß für den Fall, daß die Ist- Temperatur des Stellmotors 4, des Leistungsteils 62, einer weiteren Komponente der Bremszuspanneinrichtung 1 , die Umgebungstemperatur oder ein aus diesen Größen gebildeter Temperaturwert eine obere Grenztemperatur erreicht oder überschritten hat, die Totzeit (Zeitkonstante) der Zuspannkraft-Regelung verlängert wird. Dies bedeutet, daß sich die Zeitspanne bis zum Aufbau der Soll-Zuspannkraft erhöht. Infolgedessen sinkt die Bestromungshäufigkeit des Stellmotors 4.

Bei den bisher beschriebenen Verfahren orientiert sich das Eintrittskriterium, ab wel- chem durch die Steuer- und Regeleinrichtung 60 Maßnahmen zur Temperatursenkung ergriffen werden, am Überschreiten einer oberen Grenztemperatur durch die gemessene^) Ist-Temperatur(en) (Stufenkriterium). Alternativ oder zusätzlich hierzu können diese Maßnahmen in im wesentlichen stufenloser Abhängigkeit von der gemessenen Ist- Temperatur umgesetzt werden, beispielsweise in einem proportionalen Verhältnis zu ihr. Für die dritte Maßnahme würde dies etwa bedeuten, daß die maximal zulässige Regelabweichung ausgehend von einem Minimalwert etwa proportional zur Ist- Temperatur des Stellmotors 4 erhöht wird. Denkbar ist auch, daß einem Intervall gemessener Ist-Temperaturen ein bestimmter Grad an Umsetzung der jeweiligen Maßnahme zugeordnet wird. Demgemäß wird dann beispielsweise jedem Ist-Temperatur- Intervall eine bestimmte Regelabweichung zugeordnet, mit der Maßgabe, daß mit stei- gender Ist-Temperatur eine größere Regelabweichung hervorgerufen wird.

Möglich ist aber auch eine Kombination der beiden genannten Vorgehensweisen, dergestalt, daß erst ab Überschreiten einer oberen Grenztemperatur durch die gemessenen) Ist-Temperatur(en) mit der Anpassung von Gleitschutzfunktion, Zuspannkraft, Regelabweichung und Zeitkonstante begonnen wird und dann diese Größen proportional zur gemessenen Ist-Temperatur verändert werden. Die obere Grenztemperatur, ab welcher die genannten Maßnahmen zum Tragen kommen, beträgt vorzugsweise 85 Grad Celsius.

Beim Zuspannen der Schienenfahrzeugbremse muß der Stellmotor 4 ein Drehmoment aufbringen, welches sich aus einem Anteil zur Überwindung von Haft- und Gleitreibung in Lagern und Führungen und einem Anteil zur Erzeugung der gewünschten Zuspannkraft zusammensetzt. Beim Neueinstellen der Zuspannkraft bzw. bei Zuspannkraftände- rungen während einer Bremsbetätigung muß daher vom Stellmotor 4 generell ein höhe- res Drehmoment aufgebracht werden als allein zur Erzeugung der gewünschten Zuspannkraft ohne Überwindung von Haft- und Gleitreibung erforderlich wäre. Demgegenüber müssen bei stationären Bremsungen, also bei konstantem Halten der Bremse in einer bestimmten Bremsstellung, keine Haft- und Gleitreibungskräfte überwunden werden, da sich in diesem Fall die Komponenten der Bremse im wesentlichen in ruhen- der Gleichgewichtslage befinden. Infolgedessen ist das bei einer stationären Bremsung vom Stellmotor 4 aufzubringende Drehmoment niedriger als bei einer sich ändernden Bremsanforderung. Bei Beendigung des Bremsvorgangs, d.h. bei drehmomentlos geschaltetem Stellmotor 4, sinkt die Zuspannkraft nicht auf den Wert Null, sondern aufgrund der Haft- und Gleitreibung in Lagern und Führungen auf eine verbleibende positi- ve Rest-Zuspannkraft, die mit den inneren Reibungskräften der Bremse im Gleichgewicht steht. Eine vollständige Rückführung der Zuspannkraft auf den Wert Null ist dann nur durch Aufbringen eines negativen Drehmoments durch den Stellmotor 4 möglich. Das beschriebene Verhalten ist allgemein als mechanische Hysterese bekannt.

Auf der Grundlage der Erkenntnisse der mechanischen Hysterese wird gemäß einer vierten Maßnahme vorgeschlagen, daß die Steuer- und Regeleinrichtung 60 derart ausgebildet ist, daß während eines Bremsvorgangs eine erhöhte Bestromung des Stellmotors 4 nur dann erfolgt, wenn durch eine Änderung einer Bremsanforderung eine Änderung der Zuspannkraft erfolgen soll, und daß aber dann, wenn keine Änderung der Bremsanforderung erfolgt, der Stellmotor 4 mit einem geringeren, lediglich zur Auf- rechterhaltung einer konstanten Zuspannkraft erforderlichen Haltestrom beaufschlagt wird. Daher kann die ausschließlich zur Überwindung der inneren Haft- und Gleitreibung erforderliche Bestromung des Stellmotors 4 im stationären Bremsfall entfallen. Vielmehr wird dann der Stellmotor 4 mit dem geringen, lediglich zur Erzeugung der gewünschten Zuspannkraft notwendigen Haltestrom versorgt.

Vorzugsweise wird der Betriebsstrom des Stellmotors 4 nicht nur bei völlig konstanter Bremsanforderung sondern auch bei Änderung der Bremsanforderung innerhalb eines vorgegebenen absoluten oder relativen Intervalls auf den Haltestrom zurückgeführt. Infolgedessen wird der Stellmotor 4 während des gesamten Durchfahrens des Bremsan- forderungsintervalls lediglich mit dem geringen Haltestrom versorgt. Erst wenn die Änderung der Bremsanforderung aus dem vorgegebenen Intervall heraustritt, wird in den Stellmotor 4 der volle, zur Neueinstellung der Zuspannkraft erforderliche Strom eingesteuert.

Alternativ oder zusätzlich hierzu kann anstatt eines Intervalls für die Bremsanforderung auch ein zeitliches Intervall vorgegeben werden, während dem der Stellmotor 4 mit dem geringen Haltestrom versorgt wird. Erst nach Ablauf des festgelegten Zeitrahmens, d.h. wenn seit der letzten Neueinstellung der Zuspannkraft ein vorgegebenes Zeitintervall überschritten wird, wird der Stellmotor 4 mit dem vollen, zur Neueinstellung der Zu- Spannkraft erforderlichen Strom beaufschlagt. Somit steht der Stellmotor 4 nur während der Zuspannkraft-Anpassungsphasen außerhalb definierter Bremsanforderungs- oder Zeitintervalle unter einem höheren Betriebsstrom und ist demzufolge nur noch zeitweise höheren Temperaturen ausgesetzt. Zwischen zwei solcher Anpassungsphasen oder im Feststellbremsfall kann der Stellmotor 4 oder der Kraftumsetzer 8 zur Aufrechterhaltung oder Erzeugung einer stationären Zuspannkraft verriegelt und der Stellmotor 4 stromlos geschaltet werden. Dann wird die Betriebstemperatur zwischen zwei Anpassungsphasen wegen des nicht mehr bestromten Stellmotors 4 weiter gesenkt. Die Verriegelung kann beispielsweise durch eine integrierte vorzugsweise elektrisch betätigbare Feststellbremseinrichtung erfolgen, welche auf den Stellmotor 4 oder den Kraftumsetzer 8 wirkt und welche selbst nur wenig Strom benötigt. Eine solche Feststellbremseinrichtung ist beispielsweise aus der DE 19601 983 C1 bekannt, auf deren Offenbarungsgehalt hier ausdrücklich Bezug genommen wird.

Bezugszahlenliste

1 Bremszuspanneinrichtung

2 Bremsaktuator

Stellmotor

6 Aktuatorgehäuse

Kraftumsetzer

10 Bremsspindel

12 Bremsbelag 14 Bremsscheibe

16 MutterVSpindel-Baueinheit

18 Spindelmutter 0 Pleuel 2 Schiebehülse 4 Speicherfeder 6 Verriegelungseinrichtung 8 Pleuelkopf 6 Bremshebel 0 Gelenk 2 Spindelachse 6 Exzenterwelle 8 Zangenhebel 0 Zangenhebel 2 Bremszange 4 Belaghalter 6 Druckstangensteller 8 Scherkraftmeßbolzen 9 Signalleitung 60 Steuer- und Regeleinrichtung

Leistungsteil elektrische Leitung

Stromsensor

Signalleitung

Temperatursensor

Signalleitung

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Reduktion der Betriebstemperatur elektromechanischer Bremszuspanneinrichtungen einer Fahrzeugbremse, insbesondere einer Schienenfahrzeug- bremse, von welchen mindestens eine Bremszuspanneinrichtung (1) wenigstens einen elektrisch betätigbaren Bremsaktuator (2) zum Zuspannen und/oder Lösen der Bremse und wenigstens einen Temperatursensor (70) zur Messung der Ist-Temperatur einer oder mehrerer Komponenten der Bremszuspanneinrichtung (1 ) oder der Umgebungstemperatur umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß die von dem we- nigstens einen Temperatursensor (70) gemessene Temperatur ansteigt und/oder eine obere Grenztemperatur überschritten hat, die durch den zugeordneten Bremsaktuator (2) oder die zugeordneten Bremsaktuatoren erzeugte Zuspannkraft reduziert oder auf Null gesetzt wird und daß zur Kompensation ein oder mehrere Bremsaktuatoren von anderen Bremszuspanneinrichtungen zur Erzeugung einer höheren Bremskraft ange- steuert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß wenn die Anzahl der mit reduzierter Bremskraft betriebenen Bremsaktuatoren eine obere Grenze überschritten hat, die vom Fahrzeug maximal erreichbare Höchstgeschwindigkeit herabge- setzt wird.

3. Verfahren zur Reduktion der Betriebstemperatur elektromechanischer Bremszuspanneinrichtungen einer Fahrzeugbremse, insbesondere einer Schienenfahrzeugbremse, von welchen mindestens eine Bremszuspanneinrichtung (1 ) wenigstens einen elektrisch betätigbaren Bremsaktuator (2) zum Zuspannen und/oder Lösen der Bremse, einen Temperatursensor (70) zur Messung der Ist-Temperatur einer oder mehrerer Komponenten der Bremszuspanneinrichtung (1) oder der Umgebungstemperatur sowie eine Steuer- und Regeleinrichtung (60) mit Gleitschutzfunktion umfaßt, zur zumindest teilweisen Vermeidung von Radschlupf während eines Bremsvorgangs, da- durch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß die von dem wenigstens einen Temperatursensor (70) gemessene Temperatur ansteigt und/oder eine obere Grenztemperatur überschritten hat, die Gleitschutzfunktion lediglich in eingeschränktem Umfang ausgeübt oder vollständig außer Kraft gesetzt und erst dann wieder in unbeschränktem Umfang aktiviert wird, wenn die gemessene Temperatur die obere Grenztemperatur wieder unterschritten hat.

4. Verfahren zur Reduktion der Betriebstemperatur elektromechanischer

Bremszuspanneinrichtungen einer Fahrzeugbremse, insbesondere einer Schienenfahrzeugbremse, von welchen mindestens eine Bremszuspanneinrichtung (1) wenigstens einen elektrisch betätigbaren Bremsaktuator (2) zum Zuspannen und/oder Lösen der Bremse, wenigstens einen Temperatursensor (70) zur Messung der Ist-Temperatur einer oder mehrerer Komponenten der Bremszuspanneinrichtung (1) oder der Umgebungstemperatur sowie eine Steuer- und Regeleinrichtung (60) zum Einregeln einer Soll-Zuspannkraft in Abhängigkeit einer durch die Differenz der Soll-Zuspannkraft von einer gemessenen Ist-Zuspannkraft gebildeten Regelabweichung umfaßt, dadurch ge- kennzeichnet, daß für den Fall, daß die von dem wenigstens einen Temperatursensor (70) gemessene Temperatur ansteigt und/oder eine obere Grenztemperatur überschritten hat, der Betrag einer maximal zulässigen Regelabweichung und/oder die Totzeit (Zeitkonstante) der Steuer- und Regeleinrichtung (60) erhöht wird.

5. Verfahren zur Reduktion der Betriebstemperatur elektromechanischer Bremszuspanneinrichtungen einer Fahrzeugbremse, insbesondere einer Schienenfahrzeugbremse, von welchen mindestens eine Bremszuspanneinrichtung (1) wenigstens einen elektrisch betätigbaren Bremsaktuator (2) zum Zuspannen und/oder Lösen der Bremse umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß wenn keine Änderung der Bremsanforderung während eines Bremsvorgangs erfolgt, der Bremsaktuator (2) mit einem geringeren, lediglich zur Aufrechterhaltung einer konstanten Zuspannkraft erforderlichen Haltestrom beaufschlagt wird und daß nur dann, wenn durch eine Änderung der Bremsanforderung eine Änderung der Zuspannkraft erfolgen soll, eine erhöhte Bestromung des Bremsak- tuators (2) erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsaktuator (2) und/oder ein Kraftumsetzer (8) zur Umsetzung der vom Bremsaktuator (2) abgegebenen Energie in eine Bremszuspannbewegung durch eine Feststelleinrichtung verriegelt wird, um eine stationäre Zuspannkraft aufrechtzuerhalten, insbesondere im Feststellbremsfall.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Betriebsstrom des Bremsaktuators (2) bei Änderung der Bremsanforderung innerhalb eines vorgegebenen Bremsanforderungs-Intervalls auf einen zur Aufrechterhaltung einer stationären Zuspannkraft erforderlichen Haltestrom zurückgeführt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsaktuator (2) nur dann mit der zur Neueinstellung der Zuspannkraft erforderlichen Bestromung beaufschlagt wird, wenn seit der letzten Neueinstellung der Zuspannkraft ein vorgegebenes Zeitintervall überschritten ist.

9. Fahrzeugbremse, insbesondere Schienenfahrzeugbremse, betrieben gemäß einem oder mehreren Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8.