WO2016166155A1 - Vorrichtung zum befestigen eines bremssattels - Google Patents

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WO2016166155A1
WO2016166155A1 PCT/EP2016/058113 EP2016058113W WO2016166155A1 WO 2016166155 A1 WO2016166155 A1 WO 2016166155A1 EP 2016058113 W EP2016058113 W EP 2016058113W WO 2016166155 A1 WO2016166155 A1 WO 2016166155A1
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caliper
brake
axis
rotation
bolt
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PCT/EP2016/058113
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Martin Lehmair
Eduard Nies
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Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH
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    • F16D55/02—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members
    • F16D55/22—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads
    • F16D55/224—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members
    • F16D55/225—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads
    • F16D55/226—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads in which the common actuating member is moved axially, e.g. floating caliper disc brakes
    • F16D55/2265—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads in which the common actuating member is moved axially, e.g. floating caliper disc brakes the axial movement being guided by one or more pins engaging bores in the brake support or the brake housing
    • F16D55/227—Brakes with substantially-radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes with axially-movable discs or pads pressed against axially-located rotating members by clamping an axially-located rotating disc between movable braking members, e.g. movable brake discs or brake pads with a common actuating member for the braking members the braking members being brake pads in which the common actuating member is moved axially, e.g. floating caliper disc brakes the axial movement being guided by one or more pins engaging bores in the brake support or the brake housing by two or more pins
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B61H5/00—Applications or arrangements of brakes with substantially radial braking surfaces pressed together in axial direction, e.g. disc brakes
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    • F16D2055/0008—Brake supports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D2055/0004—Parts or details of disc brakes
    • F16D2055/0008—Brake supports
    • F16D2055/0012—Brake supports integral with vehicle suspension

Definitions

  • the present invention relates to a device for fastening a caliper, and more particularly to a device for fastening a hydraulic caliper to the bogie frame of a railway vehicle.
  • Rail vehicles such as a tram often provide little space in the vehicle body to accommodate, for example, a brake system safely. This problem will first be explained in more detail by way of example with reference to FIGS. 5-7 for a rail vehicle.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of the exemplary rail vehicle perpendicular to the direction of travel (e.g., along the z and y directions) illustrating attachment of a hydraulic caliper 20 to a bogie frame 40 of the exemplary rail vehicle (eg, a streetcar).
  • the bogie frame 40 (or other part of the vehicle frame) is movably disposed opposite a brake disk 60 which is fixedly connected to at least one wheel 64.
  • the bogie frame 40 is spring mounted relative to the brake disc 60 on the wheelset by a primary spring 30 and it is therefore particularly necessary that the caliper 60 can perform angular movements relative to the brake disc.
  • Figure 5 shows an exemplary rotation about the vehicle's longitudinal axis (e.g., x-direction).
  • Figure 6 illustrates further details for mounting the caliper 20 to the bogie frame 40.
  • the caliper attachment includes a first bracket 51 and a second bracket 52.
  • the first bracket 51 holds the caliper 20 relative to a first pin 11 which is fixedly connected to the bogie frame 40.
  • the second bracket 52 includes a support rod 53 extending between two spherical plain bearings 54, one of which is fixedly connected to the bogie frame 40 and the other is fixedly connected to the caliper 20.
  • the ball joint bearings 54 may also be formed as part of the support rod 53.
  • the first holder 51 is shown enlarged in FIG. 6A as a cross-sectional view and is designed such that all radial forces acting radially from the brake caliper 20 on the first pin 11 are transmitted directly to the first pin 11.
  • the first holder 51 allows axial movement along the longitudinal direction of the first pin 11.
  • rotational movements of the first holder 51 relative to the first pin 11 are possible.
  • the second bracket 52 connects the brake caliper 20 to the bogie 40 via two ball joint bearings 54 and the intermediate support rod 53 such that movement along the vehicle longitudinal axis (x direction) is prevented, but movement along the axis direction of a vehicle axle 62 (y). Direction) is possible.
  • the support rod suspension allows for rotation of the caliper 20 relative to the bogie frame 40, and the caliper 20 may follow rotational movement of the wheel 60 (eg, the brake disc) relative to the bogie frame 40, as shown in FIG ,
  • the angular mobility of the caliper 20 with respect to the brake disc 60 was realized in this conventional suspension as follows:
  • the caliper 20 is axially displaceable in the y-direction at an interface (first holder 51) and rotatably supported in all directions. Forces that act radially to the bolt can be transmitted in all directions (fixed bearing).
  • a ball joint 54 is executed, which forwards the remaining reaction force from the brake caliper 20 on the bogie frame 40 in the direction of a ball-jointed support rod 53 mounted on both sides (loose mounting).
  • FIG. 7 shows further details of the suspension of the caliper 20, wherein the rotary cradle 40 is not visible.
  • the support rod 53 is adjustable in length and has on the opposite sides in each case a ball joint bearing 54, on the one hand firmly connected to the bogie frame and on the other side are fixedly connected to the brake caliper 20.
  • the first holder 51 is formed in the same manner as shown in FIG.
  • the caliper 20 in turn couples to the brake disc 60 of the vehicle, which is connected via a fastening device 61 to the axle or a vehicle wheel of the rail vehicle.
  • the shown conventional mounting of the caliper 20 on the bogie frame 40 has the disadvantage that due to the support rod 53, a larger space is required. A further shortening of the support rod is often out of the question, since a minimum length is required to provide sufficient range of motion. This extra space is not available in any case. For example, it is desirable for trams to lay the passenger compartment possible deep and provide plenty of space for entry and exit, which greatly limits the space.
  • the present invention has for its object to enable attachment of a caliper to a frame of a vehicle that is compact and offers the same functionality as the conventional attachment of the caliper.
  • the present invention relates to an apparatus for mounting a caliper to a frame of a vehicle, the caliper being associated with a brake of the vehicle to brake a rotatable brake disc.
  • the apparatus comprises the following features: a first bolt and a second bolt, both of which are fixedly connected to the frame; a first holder for holding the caliper to the first pin; and a second bracket for holding the caliper to the second bolt.
  • the combination of the first bracket and the second bracket is configured to rotationally hold the caliper in a plane perpendicular to the axis of rotation of the brake disk and to allow rotation about at least one further rotational axis perpendicular to the axis of rotation of the brake disk Holder is immobile relative to the second holder.
  • the present invention further relates to a further device for fastening a caliper to a frame of a vehicle, wherein the brake is designed to brake a rotation axis rotatable brake disc of the vehicle, the further device comprising: a first pin and a second Bolts, both of which are fixedly connected to the frame and a first holder and a second holder, which are adapted to hold the caliper according to the first pin and the second pin such that the caliper rotationally fixed in a plane perpendicular to the axis of rotation the brake disc is and is rotatable about at least one further axis of rotation which is perpendicular to the axis of rotation of the brake disc.
  • the first holder at least partially envelops the first pin and / or the second holder at least partially envelops the second pin, wherein the first holder is displaceable in an axial direction along the first pin and the second holder in an axial direction along the first pin second bolt is displaceable.
  • the first and second bolts thus constitute floating pins which allow the caliper to move together with the brake disk in the transverse direction (along the axis of rotation of a vehicle wheel).
  • radial forces are to be understood as referring to all forces acting in a radial direction on the bolt (ie perpendicular to the axial direction).
  • Embodiments provide in particular that radial forces are transmitted as directly as possible in the x-direction, wherein the x-direction can be defined, for example, such that it relates to the direction of force exerted by the torque to be compensated on the brake caliper (eg Direction of travel of the vehicle when the caliper is arranged, for example, in the direction of travel behind the vehicle).
  • the frame can be chosen arbitrarily, as long as it is suitable for absorbing the torque to be compensated during braking.
  • the frame is to be interpreted broadly and may include any component that couples via a spring stage to the wheels or the axle of the vehicle.
  • it may be the bogie frame of the exemplary rail vehicle.
  • the frame may also be any component that is connected to the bogie frame, such as a motor housing or a transmission housing or similar components of the vehicle.
  • embodiments relate to devices for mounting the caliper that has no support rod, wherein the support rod in the present context can be defined as a rod that prevents movement in the plane perpendicular to the axis of rotation of the wheel (so as to transmit the torque) , Therefore, in further embodiments, both the first holder and the second holder is a support rod free holder.
  • the first support is configured to transmit all of the radial forces to the first bolt, and / or the second support is configured to transmit radial forces in only one direction to the second bolt.
  • the brake caliper comprises at least one caliper yoke and the second holder at least one joint bush, wherein the joint bush is firmly connected to the caliper yoke and an inner contour of the joint bush is shaped such that the rotation about the at least one further axis of rotation is possible and that the radial forces to be transmitted in one direction only.
  • the second holder and / or the second bolt is designed to ensure a force transmission elasticity at a torque about the axis of rotation (eg the y-axis) and to an elastic force transmission about the at least one further axis of rotation (eg. Axis or the x-axis).
  • the second holder and / or the second comprises Bolt at least one elastic element to ensure the elastic force transmission about the at least one further axis of rotation (eg, the z-axis or the x-axis).
  • the second bracket includes a minimum clearance in a translation direction of a radial direction (e.g., the vertical direction of the vehicle) of the second bolt.
  • This translation direction is, for example, the direction of the z-axis.
  • the minimum clearance is given by a gap between the second bolt and the second bracket.
  • the translation direction is perpendicular to a connecting line between the axis of rotation of the brake disc and a center of gravity of the caliper.
  • the translation direction may extend along a connecting line between the first bolt and the second bolt, which extends, for example, along the vertical direction of the vehicle.
  • the second bracket includes an elastomeric member configured to minimize clearance in a direction in which the caliper is rotationally fixed and to cushion the caliper.
  • the first and / or second pin itself is elastically formed to allow elastic deformation in a certain area. After the stress, the bolt can then return elastically to the original starting position.
  • the bolt may also have a coating that provides a certain elasticity. The elastic action may be the same in all directions or depending on the direction (e.g., less or more elastically deformable along the x-direction).
  • the second holder comprises a joint element and the joint element is designed to allow a translational movement along the second pin and to allow a rotational movement about the at least one further axis of rotation.
  • the present invention also relates to an apparatus for mounting a caliper to a frame of a vehicle, the brake being configured to brake a rotationally rotatable brake disc of the vehicle, comprising: means for transmitting a torque that upon braking of the vehicle Brake disk is transferred to the caliper, to the frame; and means for pivoting the caliper relative to the frame in directions perpendicular to the torque.
  • the means for pivoting comprise a minimum gap and a pivoting range in at least one pivoting direction depends on a size of the minimum gap.
  • the present invention also relates to a brake caliper with a caliper and a device described above.
  • the present invention also relates to a rail vehicle with a frame; a brake disk; and the aforementioned brake caliper.
  • the frame may be, for example, a bogie frame.
  • Fig. 1A, B shows a device according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 2 illustrates further details of an embodiment of the device for mounting the caliper.
  • Fig. 3 shows further details for the second holder and the first holder.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the second holder.
  • FIG. 5 shows a cross-sectional view of an exemplary rail vehicle.
  • Fig. 6 illustrates attachment of the caliper to the bogie frame utilizing a conventional support bar.
  • Fig. 7 shows further details of the conventional suspension of the caliper.
  • Fig. 1 shows an apparatus for securing a caliper 20 to a frame 40 of a vehicle.
  • the caliper 20 is associated with a brake of the vehicle that is configured to brake a rotatable brake disk 60 (and thus the vehicle).
  • the device comprises a first pin 110 and a second pin 120, both of which are fixedly connected to the frame 40.
  • the first and second bolts 110, 120 may be formed in a straight shape, for example.
  • the caliper 20 is held on the first pin 110 by a first bracket 210 and held on the second pin 120 by a second bracket 220.
  • the combination of the first holder 210 and the second holder 220 is designed to hold the brake caliper 20 rotationally fixed in a plane xz perpendicular to the axis of rotation Rl of the brake disc 60 and rotations about at least one further rotational axis R2, R3, which is perpendicular to the axis of rotation Rl the brake disc 60 is to allow.
  • the first bracket 210 is immovable relative to the second bracket.
  • the first bolt 110 and the second bolt 120 each represents a floating bolt. Therefore, the first bracket and the second bracket may be optionally or alternatively also defined as follows.
  • the first bracket 210 at least partially encloses the first bolt 110 and is slidable along the first bolt 110 in an axial direction (y-direction).
  • the second holder 220 may at least partially encase the second pin 120 and is also slidable in an axial direction y along the second pin 120.
  • the frame 20 may be, for example, the bogie frame 40 of a rail vehicle, which often offers the only connection possibility for the brake caliper 20 depending on the bogie construction.
  • the attachment of the caliper 20 to the primary sprung bogie serves to reduce the unsprung masses in the vehicle and to reduce the stress on the caliper 20 by shock and vibration.
  • the second bracket may be defined to be that bracket that is not fixed in all radial directions by the bolt, but leaves some leeway in at least one direction.
  • the coordinate system may, for example, be chosen differently.
  • the embodiments relate in particular to such a coordinate system in which the y-axis defines the axis of rotation of the wheel and the x-axis is the radial direction of the wheel pointing towards the caliper 20 and the z-axis is perpendicular thereto Are defined.
  • FIG. 2 shows further details of an exemplary embodiment of a device for fastening the brake caliper 20 to the frame 40 of a vehicle.
  • a hydraulic brake system 23 is attached to the brake caliper 20, which operates via a lever 24, a brake device 27 which couples to the brake disc 60, and thereby sets the braking process in motion.
  • the wheel 60 decelerates (eg, a brake disk).
  • torque acts on the caliper 20 and the brake system mounted thereon in the xz plane (ie, about a parallel axis of the y axis). This torque must be intercepted by the caliper 20 to effect the braking of the vehicle.
  • the first bracket 210 and the second bracket 220 for the caliper are formed such that relative rotational movement between the frame 40 and the caliper 20 in the xz plane is suppressed (ie, the caliper 20 is rotationally fixed therein plane of rotation). This can be done for example by cross-sectional geometries, as can be seen in Figures 2A and 2B.
  • FIG. 2A shows an enlarged view of the first bracket 210 of the caliper 20 on the first pin 110, which is fixedly connected to the frame 40.
  • the fixing of the first holder 210 to the first pin 110 takes place in such a way that radial forces are transmitted to the pin 110 from all directions.
  • torque acts on the caliper 20, acting around the first pin 110.
  • This embodiment of the first holder 210 is thus similar or the same as the conventional suspension of FIG. 6.
  • the second holder 220 provides a fixation of the caliper 20 to the second pin 120, wherein the second pin 120 is firmly connected to the frame 40 again.
  • the second holder 220 is formed such that a force acting along the x-direction is transmitted directly to the second pin 120.
  • the caliper 20 is able to move or rotate relative to the frame 40 when the vehicle is springing, so that the brake disks 60 always remain aligned parallel to the braking device so as to ensure effective braking.
  • the first and second bolts 110, 120 are designed as floating bolts.
  • both the first holder 210 and the second holder 220 are axially displaceable along the first and second pin.
  • the caliper 20 is fixed to the frame 40 by the first bracket 210 and the second bracket 220 by means of the first bolt 110 and the second bolt 120 such that rotation about the z-direction as well as rotation about the x-direction, at least in a predetermined range - is possible.
  • first holder 210 to the first pin 210 for example via a rounded profile coupled (see Fig. 2A) and the second holder 220 to the second pin 120 also coupled via a rounded profile (see Fig. 2B).
  • the rounded profiles along the bolts 110, 120 are formed on both radial sides of the bolts 110, 120 (on the x-side and on the z-side) and allow the caliper 20 together with the first bracket 210 and the second Holder 220 is rotatable about the z-axis.
  • the second holder 220 has a clearance Sz between the second pin 120 and the rounded surfaces of the second holder 220. This makes it possible for the caliper 20 to slightly shift axially in the y-direction in the case of rotation about the x-axis. Due to the clearance Sz between the second bolt 120 and the rounded surfaces 220, such a displacement is possible with simultaneous rotation about the fixing point of the first support 210 over a certain range.
  • first and second brackets 210, 220 provide means for the required functions, i. Means for transmitting a braking torque and means for pivoting the caliper 20 relative to the frame 40, perpendicular to the braking torque.
  • FIG. 3 shows further details for the second holder 220.
  • the first holder 210 may be formed according to exemplary embodiments in the same way as was shown in FIGS. 6, 7.
  • the second holder 220 is fixedly connected to the caliper 20, for example via a caliper yoke 22.
  • the second holder 220 has a hinge bushing 222, which extends sleeve-shaped around the second bolt 120 (see Fig. 3B).
  • 3C shows a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of the second bolt 220 through the hinge bushing 222 (for example, centrally).
  • FIG. 3D shows a cross-sectional view along the cross-sectional line BB
  • FIG. 3E shows a cross-sectional view along the cross-sectional line AA, as defined in FIG. 3C.
  • the hinge bushing 222 has an elastomeric element 226, for example, to ensure an elasticity over the pin bearing.
  • Another elastic element 127 may be formed, for example, at the contact points of the bolt 120 to the holder 120.
  • the further elastic element 127 may be characterized in that it minimizes the required play in the x direction and is cushioned.
  • it may also have a higher strength than the elastomeric element 126 to allow the most direct transmission of torque.
  • the second bolt 120 is enclosed by the sleeve 222.
  • the inner contour of the joint bush 222 in this case has a hyperbola-like cross-section, wherein the inner contours of the joint bush 222 the second pin 120 along the x-direction contacted (or provides a firm hold in this direction up to a minimum distance) and along the z Direction is spaced from the second pin 120, ie has a gap Sz.
  • the distance in the z-direction (the clearance or gap Sz) along the axial extent of the second bolt 120 is not constant. Rather, the inner contour of the hinge bushing 222 extends along the axial direction of the second bolt 120 from the one side first to the second bolt 120, and then again to move away therefrom, so that when viewed from an interior of the joint socket results in a convex surface ( or gives a hyperbola-like shape in the cross-sectional plane).
  • the vibration width (about the x direction) of the caliper 20 can be adjusted.
  • the joint bushing 222 approaches the joint bushing 222 along the cross-sectional line BB to a minimum distance, for example in the middle of the axial extent of the second bolt 120.
  • the inner contour is shaped such that the hinge bushing 222 opens further towards both ends, so as to form in this cross-sectional plane, two convex, opposite inner contours (ie, a hyperbola). This has the effect that the hinge bushing 222 is rotatable relative to the second bolt 120 about the z-direction, by an angle alpha Z.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of the second holder 220, wherein FIG. 4A shows a perspective view of the device together with the brake caliper 20 and the brake device and FIG. 4B again shows an enlarged view of the second holder 220.
  • the special inner contour of the second holder 220, as described in FIG. 3 is replaced by a pivot bearing 190, which is displaceable along the y-direction.
  • FIG. 4C is a sectional view perpendicular to the y-direction through the slidable pivot bearing 190
  • FIG. 4D shows a further sectional view along the sectional plane BB as seen in FIG. 4C
  • FIG. 4E shows a Sectional view along the sectional plane AA, as defined in Fig. 4C.
  • the illustrated spherical bearing 190 provides the same functionality as in the embodiment previously shown.
  • the twisting functions are not provided here by the correspondingly shaped contour of the inner surface of the hinge sleeve 222, but by a hinge 190.
  • both the first bracket 210 and the second bracket 220 are axially in the y-direction along the first and second bolts 110, 120 displaceable (at least to a certain extent).
  • Sx 0
  • FIG. 4E between the second bracket 220 and the hinge bearing 190 is in the z-direction provided predetermined clearance Sz, which in turn allows the rotation about the x-axis.
  • the illustrated pivot bearing 190 may allow rotation about both the x-axis and the z-axis, with the difference between the two rotations being that when rotated about the x-axis (since they are around the first mount 110) takes place), an axial displacement of the second holder 220 with a reduction of the z-distance between the joint bearing 190 and the brake sattelj och 22 takes place.
  • the description is adapted to a specific coordinate system - without the present invention being limited thereto.
  • the coordinate systems shown are merely examples.
  • the arrangement of the caliper on the side shown with respect to the frame is merely an example and may be chosen differently in other embodiments.
  • Embodiments offer the advantage that the support rod is dispensable, so that the invention can be implemented even with limited installation space.
  • both the power transmission and the angular mobility of the caliper is possible without support rod.
  • Other important aspects of the present invention may also be summarized as follows.
  • the mobility of the caliper is guaranteed so that instead of the double-bearing support rod a single bearing sufficient.
  • the principle of fixed storage in the interface 1 and the floating storage in an interface 2 is maintained.
  • the floating bearing can transmit forces only near the X direction.
  • Exemplary embodiments relate, inter alia. on a hard-lot storage.
  • the interface 1 remains unchanged in the Y direction axially displaceable and angularly movable around all axes.
  • Both interface 1 and interface 2 can be realized by a fixed bolt.
  • the game Sz is designed so that no forces can be transmitted in the Z direction, but an angular mobility of the caliper about the X axis is ensured with fixed bolts (alpha_X).
  • a device for mounting a brake caliper in a rail vehicle which permits angular movement of the brake disk relative to the brake caliper connection about the X and Z axes.
  • the device is characterized in that it is designed by two fixed bolts for floating storage.
  • Example 2 The device according to Example 1, which is further characterized in that the storage is carried out on the floating pin as fixed and floating storage.
  • the fixed bearing can transmit all radial forces on the floating pin, the floating bearing only forces in or near the X direction.
  • Example 3 The device according to Example 1 or 2, which is further characterized in that the floating bearing is designed by a one- or multi-part hinge bushing which is fixedly connected to the caliper yoke.
  • the inner contour of the joint bush is designed so that an angular movement of the brake disk according to Example 1 and a power transmission according to Example 2 is ensured.
  • Example 4 The device according to Example 1 or Example 2, further characterized in that the bolt for the floating bearing is designed so that it is stiff enough for the transmission of force in the X direction and for the angular movement about the Z Axis is sufficiently elastic.
  • the elasticity can either be realized via the bolt itself or via the pin bearing, eg with additional elastic elements.
  • Example 1 or 2 The device according to Example 1 or 2, which is further characterized in that the floating bearing is designed by a displaceably mounted in the Z direction spherical plain bearings.

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Abstract

Eine Vorrichtung zum Befestigen eines Bremssattels (20) an einem Rahmen (40) eines Fahrzeuges, wobei der Bremssattel (20) zu einer Bremse des Fahrzeuges gehört, um eine drehbare Bremsscheibe (60) zu bremsen, umfasst die folgenden Merkmale: einen ersten Bolzen (110) und einen zweiten Bolzen (120), die beide fest mit dem Rahmen (40) verbunden sind; eine erste Halterung (210) zum Halten des Bremssattels (20) an dem ersten Bolzen (110); und eine zweite Halterung (220) zum Halten des Bremssattels (20) an dem zweiten Bolzen (120). Die Kombination der ersten Halterung (210) und der zweiten Halterung (220) ist ausgebildet, um den Bremssattel (20) drehfest in einer Ebene (x-z) senkrecht zur Drehachse (R1) der Bremsscheibe (60) zu halten und um Drehungen um zumindest eine weitere Drehachse (R2, R3), die senkrecht zu der Drehachse (R1) der Bremsscheibe (60) ist, zu erlauben, wobei die erste Halterung (210) relativ zur zweiten Halterung (220) unbeweglich ist.

Description

Vorrichtung zum Befestigen eines Bremssattels
Die vorliegende Erfindung bezieht sich eine Vorrichtung zum Befestigen eines Bremssattels und insbesondere auf eine Vorrichtung zur Befestigung eines hydraulischen Bremssattels am Drehgestellrahmen eines Schienenfahrzeuges.
Hintergrund
Schienenfahrzeuge wie beispielsweise eine Straßenbahn bieten häufig nur wenig Platz im Fahrzeugunterbau, um beispielsweise ein Bremssystem sicher unterzubringen. Diese Problematik soll zunächst anhand der Figuren 5-7 beispielhaft für ein Schienenfahrzeug näher erklärt werden.
Die Figur 5 zeigt eine Querschnittsansicht des beispielhaften Schienenfahrzeugs senkrecht zur Fahrtrichtung (z.B. entlang der z- und y-Richtung), wobei die Befestigung eines hydraulischen Bremssattels 20 an einem Drehgestellrahmen 40 des beispielhaften Schienenfahrzeuges (z. B. einer Straßenbahn) dargestellt ist. Der Drehgestellrahmen 40 (oder ein anderes Teil des Fahrzeugrahmens) ist gegenüber einer Bremsscheibe 60, die fest mit zumindest einem Rad 64 fest verbunden ist, bewegbar angeordnet. Beispielsweise ist der Drehgestellrahmen 40 gegenüber der Bremsscheibe 60 am Radsatz durch eine Primärfeder 30 gefedert gelagert und es ist daher insbesondere erforderlich, dass der Bremssattel relativ zur Bremsscheibe 60 Winkelbewegungen ausführen kann. Die Fig. 5 zeigt eine beispielhafter Drehung um die Fahrzeuglängsachse (z.B. x-Richtung).
Ohne darauf eingeschränkt zu sein, wird im Folgenden ein Koordinatensystem verwendet, in welchem die Drehachse des Rades in der y-Richtung liegt, die x-Richtung in Fahrtrichtung des beispielhaften Schienenfahrzeuges zeigt und die z-Richtung sich entgegengesetzt zur Höhenrichtung des Schienenfahrzeuges erstreckt.
Die Figur 6 veranschaulicht weitere Details für die Anbringung des Bremssattels 20 an dem Drehgestellrahmen 40. Insbesondere umfasst die Bremssattelbefestigung eine erste Halterung 51 und eine zweite Halterung 52. Die erste Halterung 51 hält den Bremssattel 20 relativ zu einem ersten Bolzen 11, der fest mit dem Drehgestellrahmen 40 verbunden ist. Die zweite Halterung 52 umfasst eine Stützstange 53, die sich zwischen zwei Kugel- gelenklager 54 erstreckt, wovon das eine fest mit dem Drehgestellrahmen 40 verbunden ist und das anderen fest mit dem Bremssattel 20 verbunden ist. Die Kugelgelenklager 54 können ebenfalls als Teil der Stützstange 53 ausgebildet sein.
Die erste Halterung 51 ist in der Figur 6A vergrößert als eine Querschnittsansicht dargestellt und ist derart ausgebildet, dass alle radialen Kräfte, die von dem Bremssattel 20 radial auf dem ersten Bolzen 11 wirken, direkt auf den ersten Bolzen 11 übertragen werden. Anderseits erlaubt die erste Halterung 51 eine axiale Bewegung entlang der Längsrichtung des ersten Bolzens 11. Außerdem sind Drehbewegungen der ersten Halterung 51 relativ zu dem ersten Bolzen 11 möglich.
Die zweite Halterung 52 verbindet über zwei Kugelgelenklager 54 und der dazwischen liegenden Stützstange 53 den Bremssattel 20 derart mit dem Drehgestell 40, dass eine Bewegung entlang der Fahrzeuglängsachse (x-Richtung) verhindert wird, aber eine Bewegung entlang der Achsenrichtung einer Fahrzeugachse 62 (y-Richtung) möglich ist. Insbesondere erlaubt die Stütz Stangenaufhängung eine Verdrehung des Bremssattels 20 relativ zu dem Drehgestellrahmen 40 und der Bremssattel 20 kann eine Drehbewegung des Rades 60 (z. B. der Bremsscheibe) relativ zu dem Drehgestellrahmen 40, wie es in der Fig. 5 dargestellt ist, folgen.
Die Winkelbeweglichkeit des Bremssattels 20 gegenüber der Bremsscheibe 60 wurde in dieser konventionellen Aufhängung wie folgt realisiert: Der Bremssattel 20 ist an einer Schnittstelle (erste Halterung 51) in y-Richtung axial verschiebbar und in alle Richtungen drehbar gelagert. Kräfte, die radial zum Bolzen wirken, können in allen Richtungen übertragen werden (Festlagerung). An der zweiten Schnittstelle (zweite Halterung 52) ist ein Kugelgelenk 54 ausgeführt, das die verbleibende Reaktionskraft vom Bremssattel 20 auf den Drehgestellrahmen 40 in Richtung einer beidseitig kugelgelenkig gelagerten Stützstange 53 weiterleitet (Loslagerung).
Figur 7 zeigt weitere Details der Aufhängung des Bremssattels 20, wobei der Drehge- stellrahmen 40 nicht zu sehen ist. Wie aus der Figur 7 ersichtlich, ist die Stützstange 53 längenverstellbar und hat an den gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Kugelgelenklager 54, die einerseits fest mit dem Drehgestellrahmen verbunden sind und auf der anderen Seite fest mit dem Bremssattel 20 verbunden sind. Die erste Halterung 51 ist in der gleichen Weise ausgebildet, wie es in der Figur 6 gezeigt ist. Der Bremssattel 20 koppelt wiederum an die Bremsscheibe 60 des Fahrzeuges, die über eine Befestigungseinrichtung 61 mit der Achse oder eines Fahrzeugrades des Schienenfahrzeuges verbunden ist.
Die gezeigte konventionelle Halterung des Bremssattels 20 an dem Drehgestellrahmen 40 bietet den Nachteil, dass infolge der Stützstange 53 ein größerer Raumbedarf besteht. Eine weitere Verkürzung der Stützstange kommt häufig nicht in Betracht, da eine Mindestlänge erforderlich ist, um einen ausreichenden Bewegungsspielraum zu bieten. Dieser zusätzliche Raum steht nicht in jedem Fall zur Verfügung. Beispielsweise ist es gerade bei Straßenbahnen wünschenswert, die Fahrgastzelle möglich tief zu legen und viel Platz für den Ein- und Ausstieg bereitzustellen, was den Bauraum stark begrenzt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Befestigung eines Bremssattels an einem Rahmen eine Fahrzeuges zu ermöglichen, die platzsparend ist und die gleiche Funktionalität bietet, wie die konventionelle Befestigung des Bremssattels.
Zusammenfassung
Die oben genannte Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 oder Anspruch 13 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Befestigen eines Bremssattels an einem Rahmen eines Fahrzeuges, wobei der Bremssattel zu einer Bremse des Fahrzeuges gehört, um eine drehbare Bremsscheibe zu bremsen. Die Vorrichtung umfasst die folgenden Merkmale: einen ersten Bolzen und ein zweiten Bolzen, die beide fest mit dem Rahmen verbunden sind; eine erste Halterung zum Halten des Bremssattels an dem ersten Bolzen; und eine zweite Halterung zum Halten des Bremssattels an dem zweiten Bolzen. Die Kombination der ersten Halterung und der zweiten Halterung ist ausgebildet, um den Bremssattel drehfest in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der Bremsscheibe zu halten und um Drehungen um zumindest eine weitere Drehachse, die senkrecht zu der Drehachse der Bremsscheibe ist, zu erlauben, wobei die erste Halterung relativ zur zweiten Halterung unbeweglich ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf eine weitere Vorrichtung zum Befestigen eines Bremssattels an einem Rahmen eines Fahrzeuges, wobei die Bremse ausgebildet ist, um eine Drehachse drehbare Bremsscheibe des Fahrzeuges zu bremsen, wobei die weitere Vorrichtung folgende Merkmale umfasst: einen ersten Bolzen und ein zweiten Bolzen, die beide fest mit dem Rahmen verbunden sind und eine erste Halterung und eine zweite Halterung, die ausgebildet sind, um den Bremssattel entsprechend an dem ersten Bolzen und an dem zweiten Bolzen derart zu halten, dass der Bremssattel drehfest in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der Bremsscheibe ist und drehbar um zumindest eine weitere Drehachse ist, die senkrecht zu der Drehachse der Bremsscheibe ist. Bei der weiteren Vorrichtung umhüllt die erste Halterung zumindest teilweise den ersten Bolzen und/oder die zweite Halterung umhüllt zumindest teilweise den zweiten Bolzen, wobei die erste Halterung in einer axialen Richtung entlang des ersten Bolzens verschiebbar ist und die zweite Halterung in einer axialen Richtung entlang des zweiten Bolzens verschiebbar ist. Der erste und der zweite Bolzen stellen somit Schwimmbolzen dar, die eine gemeinsame Bewegung des Bremssattels zusammen mit der Bremsscheibe in der transversalen Richtung (entlang der Drehachse eines Fahrzeugrades) ermöglicht.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind Radialkräfte derart zu verstehen, dass sie sich auf alle Kräfte beziehen, die in eine radiale Richtung auf den Bolzen (d. h. senkrecht zur axialen Richtung) wirken. Ausführungsbeispiele stellen insbesondere sicher, dass Radialkräfte in die x-Richtung möglichst direkt übertragen werden, wobei die x- Richtung beispielsweise derart definiert werden kann, dass sie sich auf die Kraftrichtung bezieht, die von dem zu kompensierenden Drehmoment auf dem Bremssattel ausgeübt wird (z.B. die Fahrtrichtung des Fahrzeuges, wenn der Bremssattel beispielsweise in Fahrtrichtung hinter dem Fahrzeugrad angeordnet wird). Der Rahmen kann beliebig gewählt werde, solange er dafür geeignet ist das zu kompensierende Drehmoment beim Bremsen aufzunehmen. Der Rahmen ist breit auszulegen und kann jede Komponente umfassen, die über eine Federstufe an die Räder oder die Achse des Fahrzeuges koppelt. Beispielswiese kann es der Drehgestellrahmen des beispielhaften Schienenfahrzeugs sein. Der Rahmen kann ebenfalls eine beliebige Komponente sein, die mit dem Drehgestellrahmen verbunden ist, wie beispielsweise ein Motorgehäuse oder ein Getriebegehäuse oder ähnliche Komponenten des Fahrzeuges.
Daher beziehen sich Ausführungsbeispiele auf Vorrichtungen zum Befestigen des Bremssattels, die keine Stützstange aufweist, wobei die Stützstange in dem vorliegenden Zusammenhang als eine Stange definiert werden kann, die eine Bewegung in der Ebene senkrecht zur Drehachse des Rades verhindert (um so das Drehmoment zu übertragen). Daher ist in weiteren Ausführungsbeispielen sowohl die erste Halterung als auch die zweite Halterung eine stützstangenfreie Halterung.
In weiteren Ausführungsbeispielen ist die erste Halterung ausgebildet, um alle Radialkräfte auf den ersten Bolzen zu übertragen, und/oder die zweite Halterung ist ausgebildet, um Radialkräfte in nur einer Richtung auf den zweiten Bolzen zu übertragen.
In weiteren Ausführungsbeispielen umfasst der Bremssattel zumindest ein Bremssatteljoch und die zweite Halterung zumindest eine Gelenkbuchse, wobei die Gelenkbuchse fest mit dem Bremssatteljoch verbunden ist und eine Innenkontur der Gelenkbuchse derart geformt ist, dass die Drehung um die zumindest eine weitere Drehachse möglich ist und dass die Radialkräfte in der nur einen Richtung übertragen werden.
In weiteren Ausführungsbeispielen ist die zweite Halterung und/oder der zweite Bolzen ausgebildet, um eine Kraftübertragung elastizitätsfrei bei einem Drehmoment um die Drehachse (z.B. die y- Achse) zu gewährleisten und um eine elastische Kraftübertragung um die zumindest eine weitere Drehachse (z.B. die z-Achse oder die x-Achse) zu ermöglichen.
In weiteren Ausführungsbeispielen umfasst die zweite Halterung und/oder der zweite Bolzen zumindest ein elastisches Element, um die elastische Kraftübertragung um die zumindest eine weitere Drehachse (z.B. die z-Achse oder die x- Achse) zu gewährleisten.
In weiteren Ausführungsbeispielen umfasst die zweite Halterung einen Mindestspielraum in eine Translationsrichtung einer Radialrichtung (z.B. der vertikalen Richtung des Fahrzeuges) des zweiten Bolzens aufweist. Diese Translationsrichtung ist beispielsweise die Richtung der z-Achse.
In weiteren Ausführungsbeispielen ist der Mindestspielraum durch einen Spalt zwischen dem zweiten Bolzen und der zweiten Halterung gegeben.
In weiteren Ausführungsbeispielen steht die Translationsrichtung senkrecht auf einer Verbindungslinie zwischen der Drehachse der Bremsscheibe und einem Schwerpunkt des Bremssattels. Optional kann die Translationsrichtung entlang einer Verbindungslinie zwischen dem ersten Bolzen und dem zweiten Bolzen verlaufen, die beispielsweise entlang der vertikalen Richtung des Fahrzeuges verläuft.
In weiteren Ausführungsbeispielen umfasst die zweite Halterung ein Elastomer-Element, das ausgebildet ist, um einen Spielraum in einer Richtung, in der der Bremssattel drehfest ist, zu minimieren und um den Bremssattel abzufedern. Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist zusätzlich oder alternativ der erste und/oder zweite Bolzen selbst elastisch ausgebildet, um eine elastische Deformation in einem bestimmten Bereich zu erlauben. Nach der Beanspruchung kann der Bolzen dann wieder in die ursprüngliche Ausgangslage elastisch zurückkehren. Der Bolzen kann aber auch eine Überzug aufweisen, der eine bestimmte Elastizität bereitstellt. Die elastische Wirkung kann in alle Richtung gleich ausgebildet sein oder von der Richtung abhängen (z.B. entlang der x-Richtung weniger oder stärker elastisch deformierbar sein).
In weiteren Ausführungsbeispielen umfasst die zweite Halterung ein Gelenkelement und das Gelenkelement ist ausgebildet, um eine Translationsbewegung entlang des zweiten Bolzens zu ermöglichen und eine Drehbewegung um die zumindest eine weitere Drehachse zu ermöglichen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ebenso auf eine Vorrichtung zum Befestigen eines Bremssattels an einem Rahmen eines Fahrzeuges, wobei die Bremse ausgebildet ist, um eine Drehachse drehbare Bremsscheibe des Fahrzeuges zu bremsen, die Folgendes umfasst: Mittel zum Übertragen eines Drehmomentes, das bei einer Bremsung der Bremsscheibe auf den Bremssattel übertragen wird, an den Rahmen; und Mittel zum Schwenken des Bremssattels relativ zum Rahmen in Richtungen, die senkrecht auf das Drehmoment stehen. Die Mittel zum Schwenken umfassen einen Mindestspalt und ein Schwenkbereich in zumindest eine Schwenkrichtung hängt von einer Größe des Mindestspaltes ab.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf eine Brems sattelaufhängung mit einem Bremssattel und einer zuvor beschriebenen Vorrichtung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Schienenfahrzeug mit einem Rahmen; einer Bremsscheibe; und der zuvor genannten Brems sattelaufhängung. Der Rahmen kann beispielsweise ein Drehgestellrahmen sein.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden von der folgenden detaillierten Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen der unterschiedlichen Ausführungsbeispiele, die jedoch nicht so verstanden werden sollten, dass sie die Offenbarung auf die spezifischen Ausführungsformen einschränkt, sondern lediglich der Erklärung und dem Verständnis dienen.
Fig. 1A,B zeigt eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 veranschaulichen weitere Details eines Ausführungsbeispiels für die Vorrichtung zum Befestigen des Bremssattels.
Fig. 3 zeigt weitere Details für die zweite Halterung und die erste Halterung. Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die zweite Halterung.
Fig. 5 zeigt eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Schienenfahrzeugs.
Fig. 6 veranschaulicht eine Anbringung des Bremssattels an dem Drehgestellrahmen unter Nutzung einer konventionellen Stützstange.
Fig. 7 zeigt weitere Details der konventionellen Aufhängung des Bremssattels.
Detaillierte Beschreibung
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Befestigen eines Bremssattels 20 an einem Rahmen 40 eines Fahrzeuges. Der Bremssattel 20 gehört zu einer Bremse des Fahrzeuges, die ausgebildet ist, um eine drehbare Bremsscheibe 60 (und damit das Fahrzeug) zu bremsen. Die Vorrichtung umfasst einen ersten Bolzen 110 und einen zweiten Bolzen 120, die beide fest mit dem Rahmen 40 verbunden sind. Der erste und der zweite Bolzen 110, 120 können beispielsweise gradförmig ausgebildet sein. Außerdem wird der Bremssattels 20 an dem ersten Bolzen 110 durch eine erste Halterung 210 gehalten und an dem zweiten Bolzen 120 durch eine zweite Halterung 220 gehalten. Die Kombination der ersten Halterung 210 und der zweiten Halterung 220 ist ausgebildet, um den Bremssattel 20 drehfest in einer Ebene x-z senkrecht zur Drehachse Rl der Bremsscheibe 60 zu halten und um Drehungen um zumindest eine weitere Drehachse R2, R3, die senkrecht zu der Drehachse Rl der Bremsscheibe 60 ist, zu erlauben. Die erste Halterung 210 ist relativ zur zweiten Halterung unbeweglich ist.
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung stellt der erste Bolzen 110 und der zweite Bolzen 120 jeweils einen Schwimmbolzen dar. Daher können die erste Halterung und die zweite Halterung optional oder alternativ auch wie folgt definiert werden. Die erste Halterung 210 umhüllt den ersten Bolzen 110 zumindest teilweise und ist in eine axiale Richtung (y-Richtung) entlang des ersten Bolzens 110 verschiebbar. Außerdem kann die zweite Halterung 220 den zweiten Bolzen 120 zumindest teilweise umhüllen und ist auch in eine axiale Richtung y entlang des zweiten Bolzens 120 verschiebbar. Der Rahmen 20 kann beispielsweise der Drehgestellrahmen 40 eines Schienenfahrzeugs sein, der je nach Drehgestellkonstruktion oft die einzige Anbindungsmöglichkeit für den Bremssattel 20 bietet. Darüber hinaus dient die Befestigung des Bremssattels 20 am primärgefederten Drehgestell der Reduzierung der ungefederten Massen im Fahrzeug sowie der Reduzierung der Belastung durch Schock und Vibration auf den Bremssattel 20.
Welche Halterung als erste und welche als zweite Halterung bezeichnet wird, ist frei wählbar. Die zweite Halterung kann beispielsweise derart definiert werden, dass sie jene Halterung ist, die nicht in allen radialen Richtungen durch den Bolzen fixiert ist, sondern in zumindest eine Richtung einen gewissen Spielraum frei lässt.
Wenn der Bremssattel nicht wie in der Figur 1 gezeigt, hinter dem Rad angeordnet ist, sondern beispielsweise über dem Rad oder vor dem Rad, kann beispielsweise das Koordinatensystem anders gewählt sein. Somit beziehen sich die Ausführungsbeispiele insbesondere auf ein solches Koordinatensystem, in welchem die y-Achse die Drehachse des Rades definiert und die x-Achse jene radialen Richtung des Rades ist, die hin zu dem Bremssattel 20 zeigt und die z-Achse die dazu senkrechte Richtung definiert.
Fig. 2 zeigt weitere Details eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung zum Befestigen des Bremssattels 20 an dem Rahmen 40 eines Fahrzeuges. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist an dem Bremssattel 20 eine hydraulische Bremsanlage 23 befestigt, die über einen Hebel 24 eine Bremseinrichtung 27 betätigt, die an die Bremsscheibe 60 koppelt, und dadurch den Bremsvorgang in Gang setzt. Bei dem Bremsvorgang kommt es zu einer Abbremsung des Rades 60 (z. B. eine Bremsscheibe). Das hat zur Folge, dass auf dem Bremssattel 20 und der darauf befestigten Bremsanlage ein Drehmoment in der x-z-Ebene wirkt (d.h. um eine parallele Achse der y-Achse herum). Dieses Drehmoment muss durch den Bremssattel 20 abgefangen werden, um die Bremsung des Fahrzeuges zu bewirken. Daher wird gemäß Ausführungsbeispielen die erste Halterung 210 und die zweite Halterung 220 für den Bremssattel derart ausgebildet bzw. geformt, dass eine relative Drehbewegung zwischen dem Rahmen 40 und dem Bremssattel 20 in der x-z- Ebene unterdrückt wird (d. h. der Bremssattel 20 ist drehfest in dieser Drehebene). Dies kann beispielsweise durch Querschnittsgeometrien erfolgen, wie sie in den Figuren 2A und 2B zu sehen sind.
Die Fig. 2A zeigt eine vergrößerte Darstellung der ersten Halterung 210 des Bremssattels 20 an dem ersten Bolzen 110, der fest mit dem Rahmen 40 verbunden ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt die Fixierung der ersten Halterung 210 an den ersten Bolzen 110 derart, dass Radialkräfte aus allen Richtungen auf den Bolzen 110 übertragen werden. Das hat zur Folge, dass bei einer Bremsung ein Drehmoment auf dem Bremssattel 20 wirkt, und zwar um den ersten Bolzen 110 herum wirkt. Diese Ausgestaltung der ersten Halterung 210 ist somit ähnlich oder gleich, wie die konventionelle Aufhängung der Fig. 6.
Die zweite Halterung 220 stellt eine Fixierung des Bremssattels 20 an dem zweiten Bolzen 120 bereit, wobei der zweite Bolzen 120 wieder fest mit dem Rahmen 40 verbunden ist. Um die besagte Drehbewegung in der x-z-Ebene zu unterdrücken, ist die zweite Halterung 220 derart ausgebildet, dass eine Kraft, die entlang der x-Richtung wirkt, direkt auf den zweiten Bolzen 120 übertragen wird. Gleichzeitig ist jedoch sicherzustellen, dass sich der Bremssattel 20 bei einer Federung des Fahrzeuges relativ zu dem Rahmen 40 bewegen bzw. drehen kann, so dass die Bremsscheiben 60 stets parallel zu der Bremseinrichtung ausgerichtet bleibt, um so eine effektive Bremsung zu gewährleisten. Dazu wird gemäß Ausführungsbeispielen der erste und zweite Bolzen 110, 120 als Schwimmbolzen ausgebildet. Dazu ist sowohl die erste Halterung 210 als auch die zweite Halterung 220 axial entlang des ersten bzw. zweiten Bolzens verschiebbar. Außerdem ist der Bremssattel 20 durch die erste Halterung 210 und die zweiter Halterung 220 derart mittels des ersten Bolzens 110 und des zweiten Bolzens 120 an dem Rahmen 40 fixiert, dass eine Drehung um die z-Richtung als auch eine Drehung um die x-Richtung - zumindest in einem vorbestimmten Bereich - möglich ist.
Konkret können diese Funktionen in dem gezeigten Ausführungsbeispiel dadurch sichergestellt werden, dass die erste Halterung 210 an den ersten Bolzen 210 beispielsweise über ein abgerundetes Profil koppelt (siehe Fig. 2A) und die zweite Halterung 220 an den zweiten Bolzen 120 ebenfalls über ein abgerundetes Profil koppelt (siehe Fig. 2B). Die abgerundete Profile entlang der Bolzen 110, 120 sind auf beiden radialen Seiten der Bolzen 1 10, 120 (auf der x-Seite und auf der z-Seite) ausgebildet und ermöglichen, dass der Bremssattel 20 zusammen mit der ersten Halterung 210 und der zweiten Halterung 220 um die z- Achse herum drehbar ist.
Um ebenfalls eine Drehung in einem bestimmten Drehbereich um die x- Achse herum zu ermöglichen, weist die zweite Halterung 220 einen Spielraum Sz zwischen dem zweiten Bolzen 120 und den abgerundeten Flächen der zweiten Halterung 220 auf. Dadurch wird es möglich, dass bei einer Drehung um die x-Achse herum der Bremssattel 20 sich bei der zweiten Halterung 220 leicht axial in die y-Richtung verschiebt. Aufgrund des Spielraumes Sz zwischen dem zweiten Bolzen 120 und den abgerundeten Flächen 220 ist eine solche Verschiebung bei gleichzeitiger Drehung um den Fixpunkt der ersten Halterung 210 über einen bestimmten Bereich möglich.
Es versteht sich, dass die beschriebene Anordnung nicht zwingend erforderlich ist. Beispielsweise bezieht sich die Darlegung oben auf den Spezialfall, dass der erste und zweite Bolzen 110, 120 vertikal übereinander (entlang der z-Richtung) angeordnet sind. Wenn die Bolzen 110, 120 anders angeordnet werden, wäre die gesamte Anordnung entsprechend zu verschieben oder zu drehen. Wichtig ist lediglich, dass die erste und zweite Halterungen 210, 220 Mittel für die benötigten Funktionen bereitstellt, d.h. Mittel zum Übertragen eines Brems-Drehmoments und Mittel zum Schwenken des Bremssattels 20 relativ zum Rahmen 40, und zwar senkrecht zu dem Bremsdrehmoment.
Die Figur 3 zeigt weitere Details für die zweite Halterung 220. Die erste Halterung 210 kann gemäß Ausführungsbeispielen in der gleichen Art gebildet sein, wie dies in den Fig. 6, 7 gezeigt wurde.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die zweite Halterung 220 beispielsweise über einen Bremssatteljoch 22 fest mit dem Bremssattel 20 verbunden. Außerdem weist die zweite Halterung 220 eine Gelenkbuchse 222 auf, die sich um den zweiten Bolzen 120 herum hülsenförmig erstreckt (siehe Fig. 3B). Die Fig. 3C zeigt eine Querschnittsansicht senkrecht zu der axialen Richtung des zweiten Bolzens 220 durch die Gelenkbuchse 222 (beispielsweise mittig). Die Fig. 3D zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Querschnittslinie B-B und die Fig. 3E zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Querschnittslinie A-A, wie sie in der Fig. 3C definiert sind. Außerdem weist die Gelenkbuchse 222 ein Elastomer-Element 226, um beispielsweise eine Elastizität über die Bolzenlagerung zu gewährleisten. Optional ist es ebenfalls möglich die Elastizität über den Bolzen 120 selbst zu realisier (z.B. über eine Oberflä- chenbeschichtung). Ein weiteres elastisches Element 127 kann beispielsweise bei den Kontaktpunkten des Bolzens 120 zu der Halterung 120 ausgebildet sein. Das weitere elastische Element 127 kann dadurch gekennzeichnet sein, dass es das erforderliche Spiel in x-Richtung minimiert und abgefedert wird. Optional kann es auch eine höhere Festigkeit als das Elastomer-Element 126 aufweisen, um eine möglichst direkte Übertragung des Drehmomentes zu ermöglichen.
Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, ist der zweite Bolzen 120 durch die Hülse 222 umschlossen. Die Innenkontur der Gelenkbuchse 222 weist dabei einen hyperbel-ähnlichen Querschnitt auf, wobei die Innenkonturen der Gelenkbuchse 222 den zweiten Bolzen 120 entlang der x-Richtung kontaktiert (bzw. bis auf einen minimalen Abstand einen festen Halt in dieser Richtung bietet) und entlang der z-Richtung von dem zweiten Bolzen 120 beabstandet ist, d.h. einen Spalt Sz aufweist.
Wie aus Fig. 3E ersichtlich, ist der Abstand in der z-Richtung (das Spiel oder der Spalt Sz) entlang der axialen Erstreckung des zweiten Bolzens 120 nicht konstant. Vielmehr verläuft die Innenkontur von der Gelenkbuchse 222 entlang der axialen Richtung des zweiten Bolzens 120 von der einen Seite zunächst hin zum dem zweiten Bolzen 120, um sich anschließend wieder davon zu entfernen, so dass sich von einem Inneren der Gelenkbuchse betrachtet eine konvexe Oberfläche ergibt (oder in der Querschnittsebene eine Hyperbel-ähnliche Form ergibt). Dies bietet den Vorteil, dass die Gelenkbuchse 222 sich zusammen dem Bremssattel 20 in der x-Richtung verdrehen kann, und zwar solange, bis der zweite Bolzen 120 die konvex gestaltete Innenkontur entlang der Schnittlinie A-A berührt. Daher kann mit dem Spalt Sz die Schwingungsbreite (um die x-Richtung) des Bremssattels 20 eingestellt werden. Wie in der Fig. 3D zu sehen ist, nähert sich die Gelenkbuchse 222 entlang der Querschnittslinie B-B bis auf einen Minimalabstand, beispielweise in der Mitte der axialen Ausdehnung des zweiten Bolzens 120, der Gelenkbuchse 222 an. Wiederum ist die Innenkontur derart geformt, dass die Gelenkbuchse 222 zu beiden Enden hin sich weiter öffnet, um so auch in dieser Querschnittsebene zwei konvex gestaltete, gegenüber liegende Innenkonturen (d.h. eine Hyperbel) zu bilden. Dies hat den Effekt, dass die Gelenkbuchse 222 relativ zu dem zweiten Bolzen 120 um die z-Richtung herum drehbar ist, und zwar um einen Winkel alpha Z.
Die Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die zweite Halterung 220, wobei die Fig. 4A eine Raumansicht der Vorrichtung zusammen mit dem Bremssattel 20 und der Bremseinrichtung zeigt und die Fig. 4B wieder eine vergrößerte Darstellung der zweiten Halterung 220 zeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die spezielle Innenkontur der zweiten Halterung 220, wie sie in der Fig. 3 beschrieben wurde, ersetzt durch ein Gelenklager 190, welches entlang der y-Richtung verschiebbar ist.
Die Fig. 4C ist eine Schnittdarstellung senkrecht zur y-Richtung durch das verschiebbare Gelenklager 190 zeigt, die Fig. 4D zeigt eine weitere Schnittdarstellung entlang der Schnittebene B-B, wie sie in der Fig. 4C zu sehen ist, und die Fig. 4E zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Schnittebene A-A, wie sie in der Fig. 4C definiert ist.
Das gezeigte Gelenklager 190 bietet die gleiche Funktionalität, wie in dem zuvor gezeigten Ausführungsbeispiel. Die Verdrehungsfunktionen werden hier nicht durch die entsprechend gestaltete Kontur der Innenoberfläche der Gelenkhülse 222 bereitgestellt, sondern durch ein Gelenk 190. Wiederum sind sowohl die erste Halterung 210 als auch die zweite Halterung 220 axial in die y-Richtung entlang den ersten und zweiten Bolzen 110, 120 verschiebbar (zumindest in einem gewissen Rahmen).
Wie in der Schnittebene der Fig. 4D zu sehen ist, ist die zweite Halterung 220 wiederum bis auf einen Minimalabstand in der x-Richtung (der idealerweise gleich Null ist; Sx=0) von dem zweiten Bolzen 120 entfernt. Auf der anderen Seite, wie es die Fig. 4E zeigt, ist zwischen der zweiten Halterung 220 und dem Gelenklager 190 in der z-Richtung ein vorbestimmter Spielraum Sz vorgesehen, der wiederum die Drehung um die x-Achse erlaubt. Das gezeigte Gelenklager 190 kann eine Drehung sowohl um die x- Achse als auch um die z-Achse ermöglichen, wobei der Unterschied zwischen den beiden Drehungen darin besteht, dass bei Drehung um die x-Achse (da sie um die erste Halterung 1 10 herum erfolgt) eine axiale Verschiebung der zweiten Halterung 220 bei einer Verringerung des z-Abstandes zwischen dem Gelenklager 190 und dem Brems sattelj och 22 erfolgt.
Wie bereits gesagt, ist die Beschreibung an ein bestimmtes Koordinatensystem ange- passt - ohne dass die vorliegende Erfindung darauf einzuschränken wäre. Die gezeigten Koordinatensysteme stellen lediglich Beispiele dar. Insbesondere ist die Anordnung des Bremssattels auf der gezeigten Seite bezüglich des Rahmens lediglich ein Beispiel und kann bei anderen Ausführungsbeispielen anders gewählt werden.
Ausführungsbeispiele bieten den Vorteil, dass die Stützstange entbehrlich ist, sodass die Erfindung auch bei beschränktem Einbauraum umgesetzt werden kann. Insbesondere wird auch ohne Stützstange sowohl die Kraftübertragung als auch die Winkelbeweglichkeit des Bremssattels ermöglicht. Weitere wichtige Aspekte der vorliegenden Erfindung auch wie folgt zusammengefasst werden können.
Über feste oder bewegliche Bauteile wird die Beweglichkeit des Bremssattels so gewährleistet, dass anstelle der doppelt gelagerten Stützstange eine einzelne Lagerstelle genügt. Das Prinzip der Festlagerung in der Schnittstelle 1 sowie der Loslagerung in einer Schnittstelle 2 wird beibehalten. Die Loslagerung kann nur nahe der X-Richtung Kräfte übertragen.
Ausführungsbeispiele beziehen sich u.a. auf eine Fest-Los-Lagerung. Die Schnittstelle 1 bleibt unverändert in Y-Richtung axial verschieblich und winklig um alle Achsen beweglich. Sowohl Schnittstelle 1 also auch Schnittstelle 2 kann durch einen feststehenden Bolzen realisiert werden.
Mit dem Bremssatteljoch ist eine Gelenkbuchse fest verbunden. Die Innenkontur der Gelenkbuchse ist so gestaltet, dass eine Kraftübertragung in X-Richtung mit möglichst kleinem Spiel Sx gewährleistet ist. Gleichzeitig ist eine winklige Beweglichkeit um die Z-Achse gegeben (alpha_Z).
Das Spiel Sz ist so gestaltet, dass sich in Z-Richtung keine Kräfte übertragen lassen, aber eine Winkelbeweglichkeit des Bremssattels um die X-Achse bei fest stehenden Bolzen gewährleistet ist (alpha_X).
Im Bremssatteljoch ist ein Gelenklager so angebracht, dass es sich in Z- Richtung verschieben lässt. In X-Richtung ist die Anordnung annähernd spielfrei.
Weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auch auf die folgenden nummerierten Beispiele:
(1) Eine Vorrichtung zur Befestigung eines Bremssattels in einem Schienenfahrzeug, die eine Winkelbewegung der Bremsscheibe gegenüber der Bremssattelanbindung um die X- und Z-Achse zulässt. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie durch zwei fest stehende Bolzen für die Schwimmlagerung ausgeführt ist.
(2) Die Vorrichtung nach Beispiel 1 , die weiter dadurch gekennzeichnet ist, dass die Lagerung auf den Schwimmbolzen als Fest- und Loslagerung ausgeführt ist. Die Festlagerung kann alle Radialkräfte auf den Schwimmbolzen übertragen, die Loslagerung nur Kräfte in oder nahe der X-Richtung.
(3) Die Vorrichtung nach Beispiel 1 oder 2, die weiter dadurch gekennzeichnet ist, dass die Loslagerung durch eine ein- oder mehrteilige Gelenkbuchse ausgeführt ist, die fest mit dem Bremssatteljoch verbunden ist. Die Innenkontur der Gelenkbuchse ist so gestaltet, dass eine Winkelbewegung der Bremsscheibe nach Beispiel 1 sowie eine Kraftübertragung nach Beispiel 2 gewährleistet ist.
(4) Die Vorrichtung nach Beispiel 1 oder Beispiel 2, die weiter dadurch gekennzeichnet ist, dass der Bolzen für die Schwimmlagerung so ausgeführt ist, dass er für die Kraftübertragung in X-Richtung steif genug ist und für die Winkelbewegung um die Z- Achse ausreichend elastisch ist. Die Elastizität kann entweder über den Bolzen selbst realisiert werden oder über die Bolzenlagerung, z.B. mit zusätzlichen elastischen Elementen.
(5) Die Vorrichtung nach Beispiel 1 oder 2, die weiter dadurch gekennzeichnet ist, dass die Loslagerung durch ein in Z-Richtung verschieblich gelagertes Gelenklager ausgeführt ist.
(6) Die Vorrichtung nach Beispiel 1 oder 2, die weiter dadurch gekennzeichnet ist, dass z.B. über ein Elastomer-Element das erforderliche Spiel in X-Richtung minimiert und abgefedert wird.
Die in der Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Liste von Bezugszeichen
11, 12 erster und zweiter Bolzen
20 Bremssattel
22 Bremssatteljoch
30 Feder
35 Federwinkel
40 Rahmen
51 erste Bremssattelbefestigung
52 zweite Bremssattelbefestigung
53 Stützstangen
54 Kugelgelenk
60 Bremsscheibe
61 Befestigungseinrichtung
62 Fahrzeugachse
64 Fahrzeugrad
110 erster Bolzen
120 zweiter Bolzen
210 erste Halterung
220 zweite Halterung
222 Gelenkbuchse
226 Elastomer-Element
Rl, R2, R3 senkrecht aufeinander stehende Drehachsen

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zum Befestigen eines Bremssattels (20) an einem Rahmen (40) eines Fahrzeuges, wobei der Bremssattel (20) zu einer Bremse des Fahrzeuges gehört, um eine drehbare Bremsscheibe (60) zu bremsen, mit folgenden Merkmalen: ein erster Bolzen (110) und ein zweiter Bolzen (120), die beide fest mit dem Rahmen (40) verbunden sind; eine erste Halterung (210) zum Halten des Bremssattels (20) an dem ersten Bolzen (110); und eine zweite Halterung (220) zum Halten des Bremssattels (20) an dem zweiten Bolzen (120), wobei die Kombination der ersten Halterung (210) und der zweiten Halterung (220) ausgebildet ist, um den Bremssattel (20) drehfest in einer Ebene (x-z) senkrecht zur Drehachse (Rl) der Bremsscheibe (60) zu halten und um Drehungen um zumindest eine weitere Drehachse (R2, R3), die senkrecht zu der Drehachse (Rl) der Bremsscheibe (60) ist, zu erlauben, wobei die erste Halterung (210) relativ zur zweiten Halterung (220) unbeweglich ist.
Vorrichtung zum Befestigen eines Bremssattels (20) an einem Rahmen (40) eines Fahrzeuges, wobei die Bremse ausgebildet ist, um eine um eine Drehachse (Rl) drehbare Bremsscheibe (60) des Fahrzeuges zu bremsen, mit folgenden Merkmalen: ein erster Bolzen (110) und ein zweiter Bolzen (120), die beide fest mit dem Rahmen (40) verbunden sind; und eine erste Halterung (210) und eine zweite Halterung (220), die ausgebildet sind, um den Bremssattel (20) entsprechend an dem ersten Bolzen (110) und an dem zweiten Bolzen (120) derart zu halten, dass der Bremssattel (20) drehfest in einer Ebene senkrecht zur Drehachse (Rl) der Bremsscheibe (60) ist und drehbar um zumindest eine weitere Drehachse (R2, R3) ist, die senkrecht zu der Drehachse (Rl) der Bremsscheibe (60) ist, wobei die erste Halterung (210) den ersten Bolzen (110) zumindest teilweise umhüllt und in einer axiale Richtung (y) entlang des ersten Bolzens (110) verschiebbar ist, und/oder die zweite Halterung (220) den zweiten Bolzen (120) zumindest teilweise umhüllt und in einer axiale Richtung (y) entlang des zweiten Bolzens (120) verschiebbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei sowohl die erste Halterung (210) als auch die zweite Halterung (220) stützstangenfreie Halterungen sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Halterung (210) ausgebildet ist, um alle Radialkräfte auf den ersten Bolzen (110) zu übertragen, und die zweite Halterung (220) ausgebildet ist, um Radialkräfte in nur einer Richtung auf den zweiten Bolzen (120) zu übertragen.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Bremssattel (20) zumindest ein Bremssatteljoch (22) und die zweite Halterung (220) zumindest eine Gelenkbuchse (222) umfasst, wobei die Gelenkbuchse (222) fest mit dem Bremssatteljoch (22) verbunden ist und eine Innenkontur der Gelenkbuchse (222) derart geformt ist, dass die Drehung um die zumindest eine weitere Drehachse (R2) möglich ist und dass die Radialkräfte in der nur einen Richtung übertragen werden.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Halterung (220) und/oder der zweite Bolzen (120) ausgebildet sind, um eine Kraftübertragung elastizitätsfrei bei einem Drehmoment um die Drehachse (Rl) und um eine elastische Kraftübertragung bei einem Drehmoment um die zumindest eine weitere Drehachse (R2, R3) zu gewährleisten. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die zweite Halterung (220) und/oder der zweite Bolzen (120) zumindest ein elastisches Element aufweist, um die elastische Kraftübertragung bei dem Drehmoment um die zumindest eine weitere Drehachse (R2, R3) zu gewährleisten.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Halterung (220) einen Mindestspielraum (Sz) in eine Translationsrichtung einer Radialrichtung des zweiten Bolzens aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Mindestspielraum (Sz) ein Spalt zwischen dem zweiten Bolzen (120) und der zweiten Halterung (220) ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei die Translationsrichtung senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen der Drehachse (Rl) der Bremsscheibe (60) und einem Schwerpunkt des Bremssattels (20) ist oder entlang einer Verbindungslinie zwischen dem ersten Bolzen (110) und dem zweiten Bolzen (120) liegt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Halterung (220) ein Elastomer-Element (226) aufweist, das ausgebildet ist, um einen Spielraum in einer Richtung (x), in der der Bremssattel (20) drehfest ist, zu minimieren und um den Bremssattel (20) abzufedern.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Halterung (220) ein Gelenkelement umfasst und das Gelenkelement ausgebildet ist, um eine Translationsbewegung entlang des zweiten Bolzens (220) zu ermöglichen und eine Drehbewegung um die zumindest eine weitere Drehachse (R2, R3) zu ermöglichen.
Vorrichtung zum Befestigen eines Bremssattels (20) an einem Rahmen (40) eines Fahrzeuges, wobei die Bremse ausgebildet ist, um eine um eine Drehachse (Rl) drehbare Bremsscheibe (60) des Fahrzeuges zu bremsen, mit folgenden Merkmalen: Mittel zum Übertragen eines Drehmomentes, das bei einer Bremsung der Bremsscheibe (60) auf den Bremssattel (20) übertragen wird, an den Rahmen (40); und
Mittel zum Schwenken des Bremssattels (20) relativ zum Rahmen (40) in Richtungen, die senkrecht auf das Drehmoment stehen, wobei die Mittel zum Schwenken einen Mindestspalt aufweisen und ein Schwenkbereich in zumindest eine Schwenkrichtung von einer Größe des Mindestspaltes abhängt.
14. Bremssattelaufhängung mit: einem Bremssattel (20); und einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
15. S chienenf ahrzeug mit : einem Rahmen (40); einer Bremsscheibe (60); und einer Bremssattelaufhängung nach Anspruch 14.
16. Schienenfahrzeug nach Anspruch 15, wobei der Rahmen (40) ein Drehgestellrahmen ist.
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