EP0308760B1 - Vorrichtung zur Lenkmoment-Kompensation bei Rädern mit Bremsen - Google Patents

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EP0308760B1
EP0308760B1 EP88114876A EP88114876A EP0308760B1 EP 0308760 B1 EP0308760 B1 EP 0308760B1 EP 88114876 A EP88114876 A EP 88114876A EP 88114876 A EP88114876 A EP 88114876A EP 0308760 B1 EP0308760 B1 EP 0308760B1
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EP
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wheel
brake
compensation body
axle
axle bridge
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EP0308760A2 (de
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Andreas Dipl.-Ing. Brinkmann
Heinrich Dr.-Ing. Potthoff
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Bergische Stahl Industrie
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Bergische Stahl Industrie
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/38—Arrangements or devices for adjusting or allowing self- adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves, e.g. sliding axles, swinging axles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C15/00—Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels
    • B61C15/14—Maintaining or augmenting the starting or braking power by auxiliary devices and measures; Preventing wheel slippage; Controlling distribution of tractive effort between driving wheels controlling distribution of tractive effort between driving wheels

Definitions

  • the invention relates to a device for compensating for undesirable steering torques on wheels with brakes of rail vehicles in particular, wherein a turning circumferential force that is proportional to the circumference of a braked wheel and is determined by the circumferential wheel force and steering roller radius is applied to the wheel in question from the outside.
  • the known construction cannot come into play if it is a non-driven wheel or if there is no transmission between the drive shaft and the wheel.
  • the present construction is therefore based on the object, even in this case, when a brake is arranged on the wheel, to obtain a compensation of the steering torque and to provide a device which can be used with any type of brake, such as block, disc, drum and / or other brakes, e.g. hydro or electrodynamic brakes, work safely and can also be used on small wheels.
  • any type of brake such as block, disc, drum and / or other brakes, e.g. hydro or electrodynamic brakes, work safely and can also be used on small wheels.
  • a compensation body is freely rotatable about the wheel axis, on which the reaction torque of a brake with brake shoes or the reaction torque of a hydro- and / or electrodynamic brake is supported, and which on the other hand a known, in both directions effective and articulated torque support is connected to the axle bridge.
  • the advantage of this device according to the invention lies primarily in the fact that the device can be used not only with all wheel sizes, but also with any type of brake, provided that it acts on the wheel or on a part connected to the wheel.
  • a brake pad 12 is pressed against the wheel tire 13 to brake the wheel 11.
  • the wheel 11 is mounted in a known manner with bearings on the steering knuckle 14 so as to be rotatable about the wheel axis, the steering knuckle 14 being mounted in the axle bridge 16 about a pivot axis 15 which is perpendicular to the wheel axis and which is in turn connected to the chassis frame 23.
  • a compensation body 17 is rotatably supported about the wheel axis with bearings and the brake pad 12 is supported on the compensation body 17 via a lever 18.
  • a torque support 19 which consists of a Fork piece 2o, which comprises a ball head 21 which is fixedly arranged on the axle bridge 16 with a lever 22.
  • the reaction torque of the brake is transmitted in this way to the axle bridge 16 via the compensation body 17 and the torque support 19.
  • this torque support can also consist of two cams, which are arranged on the axle bridge 16, between which a cam attached to the compensation body 17 extends.
  • a brake disk 24 is firmly connected to the wheel 11, the brake disk being able to be designed in a known manner as a solid disk or as an internally ventilated disk.
  • a divided or undivided brake shoe 25 is attached to both sides of the brake disk 24, which is supported by pressure elements such as pressure pistons, brake caliper levers or the like. are pressed against the brake disc 24 when the vehicle is to be braked.
  • What is essential here is the fact that the braking reaction force acting on the brake shoes and acting in the circumferential direction is introduced either directly or via intermediate lever 26 into the compensation body 17, which in turn is provided via the torque support 19, which consists of a fork 20, which comprises a ball head 21, is articulated to the axle bridge 16.
  • the braking reaction torque which is introduced into the compensation body causes a circumferential force in the active surfaces of the torque support which, with its lever arm to the pivot axis of the steering knuckle, generates a compensating torque which counteracts the steering torque formed from the braking force on the wheel circumference and the steering roller radius.
  • the torque support can also be from two intermeshing bevel gears or segments thereof are formed, one gear being connected to the axle bridge 14 and the other bevel gear or a segment thereof being connected to the compensation body 17.
  • the invention can be used in all known brake systems, as long as it is ensured that the braking reaction torque is directed to the axle bridge via a compensation body which is freely rotatable in the steering knuckle or in the wheel and an articulated torque support.
  • the compensation body does not necessarily have to be mounted in the steering knuckle, but it can also be freely rotatable in the wheel about the wheel axis.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)
  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
  • Automatic Cycles, And Cycles In General (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kompensation unerwünschter Lenkmomente an Rädern mit Bremsen von insbesondere Schienenfahrzeugen, wobei ein der am Umfang eines gebremsten Rades wirksamen Radumfangskraft proportionales, durch Radumfangskraft und Lenkrollhalbmesser bestimmtes Wendemoment dem betreffenden Rad von aussen aufgeprägt wird.
  • Durch Radumfangskräfte und Lenkrollhalbmesser entstehende Lenkmomente werden bisher weitgehend durch Spurstangen zwischen einander gegenüberliegenden Rädern gegeneinander geschaltet und damit in ihrer Wirkung aufgehoben. Sind jedoch die Lenkmomente an den durch die Spurstangen verbundenen Rädern nicht gleich, können die Momente nur teilweise kompensiert werden. Es wurde daher in DE 35 41 732 A1 vorgeschlagen, eine bei jeder Umfangskraft wirksame Kompensation des Lenkmomentes dadurch zu erreichen, dass das Reaktionsmoment eines im Rad befindlichen Untersetzungsgetriebes über Hebel übertragen und als Kompensationsmoment genutzt wird.
  • Die bekannte Konstruktion kann aber dann nicht zum Tragen kommen, wenn es sich um ein nicht-angetriebenes Rad handelt oder wenn zwischen Antriebswelle und Rad kein Getriebe vorhanden ist.
  • Der vorliegenden Konstruktion liegt daher die Aufgabe zugrunde, auch in diesem Fall, wenn eine Bremse am Rad angeordnet ist, eine Kompensation des Lenkmomentes zu erhalten und eine Vorrichtung zu schaffen, welche mit jeder Art Bremse wie Klotz-, Scheiben-, Trommelbremse und/oder anderen Bremsen, z.B. hydro- oder elektrodynamischer Bremse sicher funktioniert und auch bei kleinen Rädern verwendet werden kann.
  • Die Lösung der Aufgabe besteht darin, dass im Achsschenkel oder Rad ein Kompensationskörper frei drehbar um die Radachse gelagert ist, an welchem sich einerseits das Reaktionsmoment einer Bremse mit Bremsbacken bzw. das Reaktionsmoment einer hydro- und/oder elektrodynamischen Bremse abstützt, und welcher andererseits über eine an sich bekannte, in beiden Drehrichtungen wirksame und gelenkige Drehmomentabstützung mit der Achsbrücke verbunden ist.
  • Der Vorteil dieser erfindungsgemässen Vorrichtung liegt vor allem darin, dass die Vorrichtung nicht nur bei allen Radgrössen verwendet werden kann, sondern auch bei jeder Art Bremse, sofern diese auf das Rad oder auf ein mit dem Rad verbundenen Teil wirkt.
  • In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und zwar zeigt :
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung, bei der ein Bremsklotz am Radreifen angreift,
    Figur 2
    eine schematische Darstellung, bei der das Rad mit einer Scheibenbremse ausgerüstet ist.
  • In den Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen gleiche Teile.
  • Nach Fig. 1 wird zum Bremsen des Rades 11 ein Bremsklotz 12 gegen den Radreifen 13 gedrückt. Das Rad 11 ist in bekannter Weise mit Lagern auf dem Achsschenkel 14 drehbar um die Radachse gelagert, wobei der Achsschenkel 14 um eine senkrecht zur Radachse stehende Schwenkachse 15 in der Achsbrücke 16 gelagert ist, die wiederum mit dem Fahrwerkrahmen 23 verbunden ist. Im Achsschenkel 14 ist mit Lagern ein Kompensationskörper 17 um die Radachse drehbar gelagert und der Bremsklotz 12 stützt sich über einen Hebel 18 an dem Kompensationskörper 17 ab. Zwischen dem Kompensationskörper 17 und der Achsbrücke 16 ist eine in zwei Richtungen wirksame Drehmomentabstützung 19 angeordnet, welche aus einem Gabelstück 2o besteht, welches einen Kugelkopf 21 umfasst, der mit einem Hebel 22 fest an der Achsbrücke 16 angeordnet ist.Das Reaktionsmoment der Bremse wird auf diese Weise über den Kompensationskörper 17 und die Drehmomentabstützung 19 auf die Achsbrücke 16 übertragen.
  • Diese Drehmomentabstützung kann aber auch aus zwei Nocken bestehen, welche an der Achsbrücke 16 angeordnet sind, zwischen die sich ein am Kompensationskörper 17 befestigter Nocken erstreckt.
  • In Fig. 2 ist eine andere Art Bremse im Zusammenwirken mit der Erfindung dargestellt. Mit dem Rad 11 ist eine Bremsscheibe 24 festverbunden, wobei die Bremsscheibe in bekannter Weise als Vollscheibe oder als innenbelüftete Scheibe ausgebildet sein kann. Beiderseits der Bremsscheibe 24 sind je eine geteilte oder ungeteilte Bremsbacke 25 angebracht, welche von Druckelementen, wie Druckkolben, Bremszangenhebeln o.ä. an die Bremsscheibe 24 angedrückt werden, wenn das Fahrzeug abgebremst werden soll. Wesentlich hierbei ist die Tatsache, dass die an den Bremsbacken entstehende, in Umfangsrichtung wirkende Bremsreaktionskraft entweder direkt oder über Zwischenhebel 26 in den Kompensationskörper 17 eingeleitet wird, der seinerseits über die Drehmomentabstützung 19, welche aus einer Gabel 2o besteht, die einen Kugelkopf 21 umfasst, mit der Achsbrücke 16 gelenkig verbunden ist.
  • In beiden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung verursacht das Bremsreaktionsmoment, welches in den Kompensationskörper eingeleitet wird, in den Wirkflächen der Drehmomentabstützung eine Umfangskraft, die mit ihrem Hebelarm zur Schwenkachse des Achsschenkels ein Kompensationsmoment erzeugt, welches dem aus Bremskraft am Radumfang und Lenkrollhalbmesser gebildeten Lenkmoment entgegenwirkt.
  • Selbstverständlich kann die Drehmomentabstützung auch von zwei miteinander kämmenden Kegelzahnrädern bzw. Segmenten davon gebildet werden, wobei das eine Zahnrad mit der Achsbrücke 14 und das andere Kegelzahnrad bzw. ein Segment davon mit dem Kompensationskörper 17 verbunden ist.
  • Im Übrigen kann die Erfindung bei allen bekannten Bremssystemen eingesetzt werden, solange gewährleistet ist, dass das Bremsreaktionsmoment über einen im Achsschenkel oder im Rad frei drehbar gelagerten Kompensationskörper und eine gelenkige Drehmomentabstützung auf die Achsbrücke geleitet wird.
  • Der Kompensationskörper muss nicht unbedingt im Achsschenkel gelagert sein, sondern er kann auch im Rad frei drehbar um die Radachse gelagert werden.

Claims (3)

  1. Vorrichtung zur Kompensation unerwünschter Lenkmomente an Rädern mit Bremsen von insbesondere Schienenfahrzeugen, wobei ein der am Umfang eines gebremsten Rades wirksamen Radumfangskraft proportionales, durch Radumfangskraft und Lenkrollhalbmesser bestimmtes Wendemoment dem betreffenden Rad von aussen aufgeprägt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Achsschenkel (14) oder Rad (11) ein Kompensationskörper (17) frei drehbar um die Radachse gelagert ist, an welchem sich einerseits das Reaktionsmoment einer Bremse mit Bremsbacken (12,25) bzw. das Reaktionsmoment einer hydro- und/oder elektrodynamischen Bremse abstützt, und welcher andererseits über eine an sich bekannte, in beiden Drehrichtungen wirksame und gelenkige Drehmomentabstützung (19) mit der Achsbrücke (16) verbunden ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentabstützung (19) aus einer Gabel (2o) besteht, welche einen Kugelkopf (21) umfasst, wobei der eine Teil -Gabel (2o) oder Kugelkopf (21)- mit dem Kompensationskörper (17) und der andere Teil über Hebel (22) mit der Achsbrücke (16) verbunden ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentabstützung (19) eine Kegelradverzahnung besitzt, bei der das eine Kegelrad bzw. ein Segment davon mit der Achsbrücke und das andere Kegelrad bzw. ein Segment davon mit dem Kompensationskörper Verbunden ist.
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