Betätigungsvorrichtung für eine Bremseinrichtung eines

Schienenfahrzeuges

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Bremseinrichtung, vorzugsweise Scheibenbremse, eines

Schienenfahrzeuges, umfassend einen Zylinder mit einem darin geführten Kolben zur Betätigung von Bremsaktuatoren, wobei der Kolben durch Änderung des an einer Druckseite des Kolbens anliegenden Bremsdrucks im Zylinder bewegbar ist, wobei sich in Abhängigkeit der Bewegung des Kolbens ein zumindest von Zylinder und Kolben begrenztes Luftvolumen verändert.

Stand der Technik

Schienenfahrzeuge sind zumeist mit mehreren Bremssystemen ausgestattet, von denen die Reibungsbremse als besonders sicherheitsrelevant einzustufen ist. Eine solche

Reibungsbremse wandelt die kinetische Energie und die

Differenz der potentiellen Energie über Reibpartner in Wärme um. Dabei werden Bremsaktuatoren, wie Bremszangen oder

Klotzbremsen, gegen einen Gegenpart, beispielweise eine

Bremsscheibe oder Rad, gepresst und dadurch ein Abbremsen bzw. ein kompletter Stillstand des Schienenfahrzeuges

herbeigeführt.

Zur Betätigung eines derartigen Bremssystems ist in der Regel eine Betätigungsvorrichtung in Form eines pneumatischen oder hydraulischen Kolben-Zylindersystems vorgesehen. Eine solche Betätigungsvorrichtung kann entweder aktiv, passiv oder als eine Kombination der beiden Bauarten ausgebildet sein. Bei einer sogenannten aktiven Betätigungsvorrichtung befindet sich der Kolben in einer Ruhestellung wenn kein Druck an einer Druckseite des Kolbens anliegt und führt eine

Beaufschlagung der Druckseite des Kolbens zu einer Bewegung des Kolbens in eine Bremsstellung, bei der die

Bremsaktuatoren betätigt sind, also gegen den Gegenpart gepresst werden, und ein Bremsvorgang stattfindet. Solche Betätigungsvorrichtungen sind in der Regel für

Betriebsbremsen vorgesehen.

Bei sogenannten passiven Betätigungsvorrichtungen hingegen, wird der Kolben mittels Federspeicher vorgespannt, sodass sich der Kolben ohne Druckbeaufschlagung in der Bremsstellung befindet. Erst durch Beaufschlagung der Druckseite des

Kolbens mit Druck wird der Kolben in die Ruhestellung, bei der die Bremsaktuatoren nicht mit dem Gegenpart in Eingriff stehen, bewegt. Eine solche Anordnung ist zumeist für

Feststell- und Notbremsen vorgesehen.

Jedenfalls wird durch die Bewegung des Kolbens ein zumindest von Zylindergehäuse und Kolben begrenztes Luftvolumen

vergrößert bzw. verkleinert. Wenn an den Zylinder bzw. an das Zylindergehäuse ein Aktuatorgehäuse für Betätigungsmittel der Bremse anschließt, so kommt das Volumen des Aktuatorgehäuses zum Luftvolumen des Zylindergehäuses hinzu. Um die mit der Veränderung des Luftvolumens einhergehenden

Druckveränderungen im Luftvolumen des Zylindergehäuses bzw. gegebenenfalls in Zylindergehäuse plus Aktuatorgehäuse auszugleichen, ist daher in der Regel zumindest eine

Entlüftungsöffnung vorgesehen, welche das Luftvolumen mit der umgebenden Atmosphäre verbindet und so einen Druckausgleich ermöglicht .

Das Vorsehen einer Entlüftungsöffnung hat sich jedoch als nachteilig herausgestellt, da es durch Umwelteinflüsse, welche auf die Entlüftungsöffnung einwirken, zu einem

erhöhten Verschleiß der gesamten Betätigungsvorrichtung kommen kann. Sollte die Betätigungsvorrichtung beispielsweise in wüstenähnlichen oder sehr feuchten Gebieten betrieben werden, so können Feuchtigkeit oder korrosive Sande durch die Entlüftungsöffnung in den Zylinder gelangen und Korrosion im Inneren des Zylinders verursachen.

Bei einer kalten Umgebung, beispielsweise im Winterbetrieb, hingegen, kann es durch die Wärmeentwicklung beim Bremsen und das Abkühlen durch den Fahrtwind zu einer Vereisung der

Entlüftungsöffnung kommen, wodurch der Druckausgleich im Zylinder- bzw. Aktuatorgehäuse verhindert wird und sich Über- und Unterdrücke im Luftvolumen ausbilden, welche nur über Betätigungsmittel für die Bremsaktuatoren bzw. deren

Lagerstellen abgebaut werden können. Tritt nun im Luftvolumen ein Unterdruck auf, so wird dieser ausgeglichen, indem Luft durch die Lagerstellen der Betätigungsmittel in das

Luftvolumen eintritt und so Feuchtigkeit und Schmierfette der Lagerstelle in das Luftvolumen eingesaugt werden. Die

Feuchtigkeit führt wiederum zu Korrosion, während die stetige Entnahme von Schmierfetten aus den Lagerstellen zu einem vorzeitigen Versagen des Lagers führt.

Aufgabe der Erfindung Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und eine

Betätigungsvorrichtung für eine Bremsvorrichtung

vorzuschlagen, welche unempfindlich gegenüber äußeren

Umwelteinflüssen ist, um die Lebenserwartung der

Bremsvorrichtung zu erhöhen.

Darstellung der Erfindung Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen

abhängigen Ansprüchen definiert. Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für eine Bremseinrichtung, vorzugsweise Scheibenbremse oder

Klotzbremse, eines Schienenfahrzeuges, umfassend einen

Zylinder mit einem darin geführten Kolben zur Betätigung von Bremsaktuatoren, wobei der Kolben durch Änderung des an einer Druckseite des Kolbens anliegenden Bremsdrucks im Zylinder bewegbar ist, wobei sich in Abhängigkeit der Bewegung des Kolbens ein zumindest von Zylinder und Kolben begrenztes Luftvolumen (oft ein von Zylinder, Kolben und Aktuatorgehäuse begrenztes Luftvolumen) verändert.

Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass das Luftvolumen gegen die Umgebung abgeschlossen ist, um einen direkten

Druckausgleich zwischen Luftvolumen und atmosphärischem Druck zu verhindern und

dass zumindest ein Druckausgleichsmittel mit dem Luftvolumen verbunden ist.

Durch die Ausbildung eines gegen die Umgebung abgeschlossenen bzw. abgedichteten Luftvolumens, welches nicht mehr über eine Entlüftungsöffnung mit der Umgebung verbunden ist, ist die Betätigungsvorrichtung nunmehr unempfindlich gegen

umgebungsbedingte Umwelteinflüsse, wie Feuchtigkeit, Wasser oder Sande bzw. Staub, welche durch die Entlüftungsöffnung - gegebenenfalls durch das Aktuatorgehäuse - in den Zylinder eindringen würden. Da sich durch die Bewegung des Kolbens bei einem abgeschlossenen Luftvolumen jedoch unterschiedliche Drücke ausbilden würden, was im Wesentlichen den zuvor als nachteilig beschriebenen Effekten bei zugefrorener oder verstopfter Entlüftungsöffnung entsprechen würde, ist das abgekapselte Luftvolumen mit zumindest einem

Druckausgleichsmittel verbunden, um die entstehenden

Druckdifferenzen im Luftvolumen auszugleichen.

Derartige Druckausgleichsmittel können dabei beispielsweise als zusätzliche veränderbare oder starre Ausgleichsvolumina ausgebildet sein, welche die auftretenden Druckdifferenzen abschwächen, sodass der Ausgleich nicht an unerwünschten Stellen, beispielsweise an Lagerstellen oder Dichtungen, erfolgt . Das Luftvolumen umfasst dabei zumindest das von Zylinder und Kolben begrenzte Volumen, welches sich durch die Bewegung des Kolbens verändert, ist jedoch nicht allein auf dieses

beschränkt, sondern umfasst auch etwaige mit diesem Volumen verbundene Volumina, wie das genannte Aktuatorgehäuse .

Es versteht sich dabei von selbst, dass eine erfindungsgemäße Ausführung der Betätigungsvorrichtung, sowohl für aktive, passive und kombinierte Bremssysteme denkbar ist, wobei die Art des Kolben-Zylindersystems, also beispielsweise die

Ausführung als Kolben-, Manschetten- oder Membranzylinder und entsprechend gestaltetem Kolben, für die Funktion der

Erfindung irrelevant ist.

Somit wird erreicht, dass die Lebensdauer des Zylinders erhöht wird, da die Gefahr einer Korrosion im Inneren des

Zylinders signifikant verringert ist. Dementsprechend erhöhen sich auch die vorzusehenden Wartungsintervalle, was insgesamt zu einer höheren Verfügbarkeit der Schienenfahrzeuge und damit zu geringeren Stillstands- und Wartungskosten führt.

Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass das Luftvolumen durch den Zylinder, die der Druckseite abgewandte Seite des Kolbens sowie die dieser Seite gegenüberliegende Seitenfläche des Zylinders begrenzt ist. Ist der Zylinder gegenüber einem angrenzenden Bauteil an dem der Druckseite gegenüberliegendes Ende abgedichtet, sodass kein

Luftaustausch zwischen den Bauteilen stattfindet, so ist zusätzlich zu den zuvor genannten Vorteilen durch das

Vorsehen zumindest eines Druckausgleichsmittels, der

Arbeitsaufwand und die Wärmeentwicklung bei der Bewegung des Kolbens reduziert. Ist der Zylinderraum jedoch mit dem angrenzenden Bauteil verbunden, welches Bauteil als Aktuatorgehäuse für

Betätigungsmittel ausgebildet ist, so ist in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass das Luftvolumen durch den Zylinder und die der Druckseite abgewandte Seite des Kolbens und ein mit dem Zylinder verbundenes Aktuatorgehäuse zur Aufnahme von mit dem Kolben verbundenen Betätigungsmitteln für die Bremsaktuatoren begrenzt ist. Solche Betätigungsmittel sind beispielsweise Hebel, Stempel, Stößel oder mechanische, hydro-mechanische bzw. Exzenter-Getriebe oder Federspeicher, welche zur

Betätigung der Bremseinrichtung dienen. Das zumindest eine Druckausgleichsmittel kann dabei an jeder beliebigen Stelle des Luftvolumens mit diesem verbunden sein, also in anderen Worten sowohl mit dem Zylinder selbst als mit dem Gehäuse oder gegebenenfalls mit beiden.

Um die, durch die Bewegung des Kolbens und die damit

verbundenen Änderung der Größe des Luftvolumens bedingten, Druckunterschiede im Luftvolumen zu verringern, ist in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass das Druckausgleichsmittel als ein nicht veränderbares

Ausgleichsvolumen außerhalb des Luftvolumens ausgebildet ist Durch die Erhöhung des Gesamtvolumens um das

Ausgleichvolumen, werden die, durch die Veränderung des Luftvolumens aufgrund der Bewegung des Kolbens bedingten, Druckspitzen stark abgeschwächt, da das Differenzvolumen zwischen Ruhestellung und Bremsstellung des Kolbens im

Verhältnis zum Gesamtvolumen abnimmt. Der Effekt tritt auf, wenn das Ausgleichsvolumen zumindest genauso groß ist wie da Luftvolumen und verstärkt sich, je größer das

Ausgleichsvolumen im Verhältnis zum Luftvolumen ist. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei herausgestellt, wenn das Ausgleichsvolumen zwischen 200% und 800%, vorzugsweise 250% bis 500%, des Luftvolumens beträgt. Als Größe des Luftvolumens wird dabei das Volumen bei jener Kolbenstellung verstanden, bei dem das Luftvolumen maximal ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung, ist das

Druckausgleichsmittel als ein veränderbares Ausgleichsvolumen ausgebildet. Durch die Veränderbarkeit des

Ausgleichsvolumens, können die Druckunterschiede auch bei einem im Verhältnis zu einem starren Ausgleichsvolumen relativ kleinen Ausgleichsvolumen ausgeglichen werden, indem sich die Größe des Ausgleichsvolumens den jeweiligen

Druckverhältnissen bzw. dem jeweiligen Luftvolumen in

Abhängigkeit der Kolbenstellung anpasst. Beispielsweise kann dies durch flexible Elemente, wie Membranen,

Elastomerschichten oder bewegliche Elemente, wie Kolben- Zylindersysteme oder andere verschiebbare Elemente, erreicht werden .

Ist das zumindest eine Druckausgleichsmittel als

Ausgleichsvolumen ausgebildet, so kann dieses beispielsweise als speicherartiges Behälterelement ausgebildet sein. Denkbar ist dabei jedwede äußere Gestaltung des das Ausgleichsvolumen umschließenden Behälterelementes. Sind zur Verbindung des

Ausgleichsvolumens mit dem Luftvolumen Verbindungsleitungen vorgesehen, so ist auch das Volumen der Leitungen dem

Ausgleichsvolumen zuzurechnen. In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist daher vorgesehen, dass sich bei einer Bewegung des Kolbens von einer Ausgangsstellung in eine Endstellung, bei der das Luftvolumen durch die Bewegung des Kolbens im Vergleich zur Ausgangsstellung verkleinert ist, das Ausgleichsvolumen vergrößert, um die Ausbildung eines Überdrucks im Luftvolumen zu verringern. Wie bereits eingangs ausgeführt unterscheiden sich die Größen des Luftvolumens in Ruhestellung und

Bremsstellung bei aktiven und passiven Bremssystemen. Während bei aktiven Systemen in der Regel die Bewegung des Kolbens von der Ruhestellung als Ausgangsstellung in die

Bremsstellung als Endstellung die Verkleinerung des

Luftvolumens zur Folge hat, ist die Ausgangsstellung bei passiven Bremssystemen zumeist die Bremsstellung, welche in die Ruhestellung als Endstellung übergeht. Bei kombinierten Systemen, welche sowohl ein aktives als auch ein passives Bremssystem aufweisen, sind in der Regel zwei voneinander abhängige Kolben-Zylindersysteme vorgesehen, wobei die

Bewegung des Kolbens des passiven Systems eine entsprechende Bewegung des Kolbens des aktiven Systems bedingt. Beide

Systeme können dabei unabhängig voneinander erfindungsgemäß gestaltet sein. Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht zur Verringerung eines Unterdruckes vor, dass sich bei einer Bewegung des Kolbens von der Endstellung in die

Ausgangsstellung, bei der das Luftvolumen durch die Bewegung des Kolbens im Vergleich zur Endstellung vergrößert ist, das Ausgleichsvolumen verkleinert, um die Ausbildung eines

Unterdrucks im Luftvolumen zu verringern. Die

Ausgangsstellungen bzw. Endstellungen bei aktiven bzw.

passiven Bremssystemen verhalten sich dabei genau umgekehrt zu den vorher beschriebenen, mit anderen Worten ist die

Ausgangsstellung für aktive Systeme die Bremsstellung, wohingegen die Ausgangsstellung bei einem passiven System die Ruhestellung ist.

Durch die jeweilige Vergrößerung bzw. Verkleinerung des

Ausgleichsvolumens in direkter Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens und der damit verbundenen Größe des Luftvolumens, können auch bei kleinem Bauraum, die nachteiligen Effekte der Kolbenbewegung effektiv verhindert werden, um die Lebensdauer der Betätigungsvorrichtung und damit der gesamten

Bremseinrichtung zu erhöhen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Differenz zwischen

Ausgleichsvolumen in der Endstellung und Ausgleichsvolumen in der Ausgangsstellung der Differenz zwischen Luftvolumen in der Ausgangsstellung und Luftvolumen in der Endstellung entspricht. So wird das Gesamtvolumen, welches sich aus Luft- und Ausgleichsvolumen zusammensetzt, annähernd konstant gehalten, sodass es insgesamt zu keiner Veränderung des

Drucks im Gesamtvolumen, bei einer Änderung der

Kolbenstellung kommt. Es versteht sich dabei von selbst, dass die Differenz als Absolutbetrag zu verstehen ist.

Eine konstruktiv einfach zu erreichende und verhältnismäßig wartungsarme Ausführung des veränderbaren Ausgleichsvolumens wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung dann erreicht, wenn das Ausgleichsvolumen durch eine flexible Membran begrenzt ist. Eine solche Membran kann in an sich bekannter Weise aus reinem Elastomer oder aus einer mit Elastomer ummantelten metallischen Trägerplatte bestehen. Es sind ebenfalls, je nach konstruktiver Ausgestaltung, die verschiedensten

Bauformen von Membranen denkbar, diese können entweder ball- bzw. sackförmig oder aber teller-, platten- oder topfförmig ausgebildet sein.

Eine alternative Ausführungsvariante eines veränderbaren Ausgleichsvolumens, welche sich durch exzellente mechanische Eigenschaften und extrem hohe Lebensdauern auszeichnet, sieht vor, dass das Ausgleichsvolumen durch ein Kolben- Zylindersystem, umfassend einen zweiten Kolben und einen zweiten Zylinder, begrenzt ist. Ein solches zweites Kolben- Zylindersystem lässt sich leicht dimensionieren und ist äußerst zuverlässig in der Funktion.

Wenn die Bewegung des zweiten Kolbens in einer weiteren alternativen Ausführungsvariante der Erfindung mechanisch mit der Bewegung des Kolbens gekoppelt ist, so werden auch eventuell auftretende Druckunterschiede, aufgrund der

Kolbenreibung oder ähnlichen Effekten, die die Bewegung des zweiten Kolbens verzögern würden, vermieden. Die Koppelung kann beispielsweise über eine indirekte Koppelung der

Kolbenstangen der Kolben erreicht werden, sodass sich der

Kolben und der zweite Kolben in entgegengesetzter Richtung in den jeweiligen Zylindern bewegen. In weiteren bevorzugten Ausführungsvarianten der Erfindung ist ein weiteres Volumen auf der dem Ausgleichsvolumen gegenüberliegenden Seite der flexiblen Membran bzw. des zweiten Kolbens ausgebildet bzw. begrenzt. Bei der flexiblen Membran kann es sich dabei beispielsweise um den Hohlraum eines die flexible Membran umgebenden und begrenzenden

Behälterelementes handeln, wobei bei einem zweiten Kolben- Zylindersystem das weitere Volumen in der Regel vom zweiten Zylinder selbst ausgebildet ist.

Wenn das weitere Volumen gegen die Umgebung abgeschlossen ist, so fungieren das Gesamtvolumen, bestehend aus Luft- und Ausgleichsvolumen, und das weitere Volumen in an sich

bekannter Weise als Druckspeicher, sodass ein in sich

geschlossenes, gegen die Umgebung abgedichtetes Luftsystem entsteht. Bei einer flexiblen Membran handelt es sich bei dem Druckspeicher entweder um einen Blasenspeicher oder einen Membranspeicher, wobei in der alternativen

Ausführungsvariante ein Kolbenspeicher ausgebildet ist.

Wenn das weitere Volumen hingegen derart ausgebildet ist, dass ein Druckausgleich mit der Umgebung stattfindet, beispielsweise in dem das weitere Volumen über eine oder mehrere Öffnungen gegen die Umgebung geöffnet, so wird bei einer Bewegung des Kolbens und einer entsprechenden Änderung des Ausgleichsvolumens keine Arbeit im System gespeichert, wodurch die Wärmeentwicklung deutlich reduziert wird.

Trotzdem sind die zur Betätigung der Bremsaktuatoren

notwendigen Komponenten von der Umgebung abgekapselt, da der Druckausgleich erst über das weitere Volumen erfolgt.

Kurzbeschreibung der Figuren Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Figuren Bezug genommen, aus der weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und

Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind. Die Figuren sind als beispielhaft zu verstehen und sollen den Erfindungscharakter zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Darstellung einer Bremseinrichtung gemäß dem

Stand der Technik;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer

Betätigungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer

Betätigungsvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung.

Ausführung der Erfindung

Figur 1 zeigt eine Bremseinrichtung gemäß dem Stand der

Technik. Die gezeigte Bremseinrichtung weist einen

Bremsaktuator 3 auf, welcher als Bremszange ausgebildet und mit einem Bremsbelag 17 versehen ist. Der Bremsaktuator 3 ist auf einer Seite eines nicht gezeigten Gegenparts, etwa einer Bremsscheibe, angeordnet, sodass sich bei einer Bremsung der Bremsbelag 17 in Eingriff mit dem Gegenpart befindet. Die Bremseinrichtung kann aber genauso zwei als Bremszangen ausgebildete Bremsaktuatoren 3 aufweisen. Die beiden

Bremsaktuatoren 3 sind dann auf beiden Seiten des nicht gezeigten Gegenparts, etwa einer Bremsscheibe, angeordnet, sodass sich bei einer Bremsung die Bremsbeläge 17 im Eingriff mit dem Gegenpart befinden. Zur Betätigung des bzw. der

Bremsaktuatoren 3 weist die Bremseinrichtung ein aktives Bremssystem auf, in diesem Fall die Betriebsbremse.

Die Betätigungsvorrichtung für das aktive Bremssystem umfasst dabei einen Zylinder 1 und einen darin geführten Kolben 2, welche im vorliegenden Fall als Manschettenzylinder

ausgeführt sind. Ebenso denkbar ist auch die Verwendung eines Membranzylinders oder eines Kolbenzylinders. Der Kolben 2 teilt den Zylinder 1 in eine Druckkammer 11, welche über ein pneumatisches System mit Druck beaufschlagt werden kann, und eine der Druckkammer 11 gegenüberliegende Kammer. Der

Kolben 2 weist auf der der Druckkammer 11 zugewandten Seite eine Druckseite 4 auf und ist über die Kolbenstange 21, welche in das Aktuatorgehäuse 8 ragt, und Betätigungsmittel 9 mit einem Bremsaktuator 3 verbunden. Die Betätigungsmittel 9 sind zumindest teilweise in einem Aktuatorgehäuse 8

untergebracht, welches an die der Druckkammer 11

gegenüberliegenden Kammer anschließt und mit dieser Kammer verbunden ist. Die Betätigungsmittel 9 umfassen z.B. Hebel, Stempel, Stößel oder mechanische, hydro-mechanische bzw.

Exzenter-Getriebe oder Federspeicher.

Wird der Kolben 2 durch Beaufschlagung der Druckkammer 11 mit Druck in eine Bremsstellung gebracht, so wird durch die

Bewegung des Kolbens 2 bzw. der Kolbenstange 21 der

Bremsbelag 17 in Eingriff mit dem Gegenpart kommen. Wird der Druck in der Druckkammer 11 reduziert, so sorgt eine zwischen Aktuatorgehäuse 8 und Kolben 2 angeordnete Rückstellfeder 24 für die Bewegung des Kolbens 2 in die Ruhestellung, wodurch die Bremse gelöst wird.

Der Teil des Zylinders 1, welcher der Druckseite 4 des

Kolbens 2 gegenüber liegt, sowie der durch das

Aktuatorgehäuse 8 begrenzte Raum bilden gemeinsam ein

Luftvolumen 5 aus, welches bei der Bewegung des Kolbens 2 von der Ruhestellung in die Bremsstellung komprimiert also verkleinert wird bzw. bei der Bewegung von der Bremsstellung in die Ruhestellung expandiert also vergrößert wird. Um die Änderung des Luftvolumens 5 zu kompensieren ist eine, nicht dargestellte, Entlüftungsöffnung vorgesehen, über welche das Luftvolumen 5 in direktem Kontakt mit dem umgebenden

atmosphärischem Druck steht, sodass ein Luftaustausch

stattfinden kann.

Ist die Entlüftungsöffnung jedoch, beispielsweise durch

Vereisung im Winterbetrieb, verschlossen bzw. verstopft, so findet kein Luftaustausch zwischen Luftvolumen 5 und Umgebung statt, sodass sich bei der Bewegung in die Bremsstellung ein Überdruck und bei der Bewegung in die Ruhestellung ein

Unterdruck im Luftvolumen 5 ausbildet, wobei die

Druckunterschiede lediglich an unvorhergesehenen Stellen abgebaut werden können. Es wurde festgestellt, dass diese hauptsächlich über die Lager der Betätigungsmittel 9 abgebaut werden, sodass einerseits Schmierfette aus dem Lager

ausgebracht werden und andererseits Feuchtigkeit über die Lagerstellen in das Luftvolumen 5 eingesaugt wird, was einerseits zum vorzeitigen Versagen der Lager und

andererseits zu einer Korrosion der Innenflächen des

Zylinders 1 bzw. des Aktuatorgehäuses 8 sowie der

Betätigungsmittel 9 führt. In weiterer Folge sind bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung schematisch in den Figuren 2 und 3 dargestellt, wobei jeweils nur Kolben 2 und Zylinder 1 mit dem

eingeschlossenen Luftvolumen 5 der Betätigungsvorrichtung dargestellt sind. Obwohl es sich bei der dargestellten

Ausführungsvariante um ein aktives Bremssystem handelt, versteht es sich von selbst, dass die Ausführungen genauso auch für passive Bremssysteme gelten.

Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsvariante der

Erfindung, bei der das Luftvolumen 5 gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist, um einen direkten Druckausgleich zwischen Luftvolumen 5 und atmosphärischem Druck zu verhindern, indem keine Entlüftungsöffnung vorgesehen ist. Des Weiteren ist der Zylinder 1 auf der der Druckkammer 11 gegenüberliegenden Seite gegen die Umgebung abgedichtet und ist damit begrenzt. Analog zu dem in Figur 1 gezeigten Beispiel, ist es natürlich genauso denkbar, dass das Luftvolumen 5 auch das

Aktuatorgehäuse 8 zur Aufnahme von den mit dem Kolben 2 bzw. der Kolbenstange 21 verbundenen Betätigungsmitteln 9 umfasst.

Zum Ausgleich der durch die Bewegung des Kolbens 2 bedingten Druckänderungen im Luftvolumen 5, ist das Luftvolumen 5 mit einem Druckausgleichsmittel 6 verbunden, welches als ein veränderbares, durch eine flexible Membran 12 begrenztes, Ausgleichsvolumen 10 ausgebildet ist. Auf der dem

Ausgleichsvolumen 10 gegenüberliegenden Seite der flexiblen Membran 12 ist ein weiteres Volumen 13 angeordnet, wobei beide Volumina 10,13 gegen die Umgebung durch ein

Behälterelement 27 abgetrennt sind und durch die flexible Membran 12 auch komplett gegeneinander abgedichtet sind.

Somit entsteht ein System das in seiner Wirkung im

Wesentlichen einem Druckspeicher, genauer einem

Membranspeicher, entspricht.

Bewegt sich der Kolben 2 nun von der Ruhestellung

(Ausgangsstellung) in die Bremsstellung (Endstellung) , wodurch das Luftvolumen 5 komprimiert bzw. verkleinert ist, so vergrößert sich das Ausgleichsvolumen 10 durch Ausdehnung der flexiblen Membran 12 in Richtung des weiteren

Volumens 13. Damit wird die Ausbildung eines Überdrucks im Luftvolumen 5 verringert. Gleichermaßen wird die flexible Membran 12 bei der Bewegung des Kolbens 2 von der Bremsstellung (Endstellung) in die Ruhestellung (Ausgangsstellung) , welche mit einer Expansion bzw. Vergrößerung des Luftvolumens 5 einhergeht, entspannt, sodass sich das Ausgleichsvolumen 10 verkleinert und die Ausbildung eines Unterdruckes im Luftvolumen 5 verringert wird .

Besonders bevorzugt sind die Volumina 10,13 und die flexible Membran 12 so dimensioniert, dass die Differenz zwischen Luftvolumen 5 in der Ruhestellung und in der Bremsstellung der Differenz zwischen Ausgleichsvolumen 10 in der

Bremsstellung und der Ruhestellung entspricht. In anderen Worten bleibt dadurch ein Gesamtvolumen, zusammengesetzt aus Luftvolumen 5 und Ausgleichsvolumen 10, unabhängig von der Stellung des Kolbens 2, konstant.

Figur 3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung, welches im Wesentlichen der unter Figur 2 beschriebenen Ausführungsvariante gleicht. Im Unterschied zu der zuvor beschriebenen Ausführung, ist das

Druckausgleichsmittel 6 hier als ein, durch ein Kolben- Zylindersystem gebildetes und veränderbares,

Ausgleichsvolumen 10 ausgebildet. Das Kolben-Zylindersystem umfasst dabei einen zweiten Zylinder 15 und einen darin geführten zweiten Kolben 14 mit einer zweiten

Kolbenstange 28. Der zweite Kolben 14 teilt dabei den zweiten Zylinder 15 in das, mit dem Luftvolumen 5 verbundene,

Ausgleichsvolumen 10 und das weitere Volumen 13. Demnach bilden die Volumina 5,10,13 einen Druckspeicher, genauer einen Kolbenspeicher, aus.

Die Kolbenstange 21 des Kolbens 2 ist dabei über einen

Hebelarm 29 so mit der zweiten Kolbenstange 28 des zweiten Kolbens 14 verbunden, dass sich bei einer Bewegung des

Kolbens 2 der zweite Kolben 14 in die entgegengesetzte

Richtung bewegt. So wird der oben beschriebene Effekt durch die Bewegung des zweiten Kolbens 14 im zweiten Zylinder 15 erreicht, sodass sich das Ausgleichsvolumen 10 bei einer Expansion bzw. Vergrößerung des Luftvolumens 5, durch

Bewegung des zweiten Kolbens 14 in die dem weiteren

Volumen 13 entgegengesetzte Richtung, verkleinert bzw. sodass sich bei einer Verkleinerung bzw. Kompression des

Luftvolumens 5 das Ausgleichsvolumen 10, durch die Bewegung des zweiten Kolbens 14 in Richtung des weiteren Volumens 13, vergrößert. Dadurch bleibt das Gesamtvolumen, zusammengesetzt aus Luftvolumen 5 und Ausgleichsvolumen 10, vorzugsweise konstant .

In alternativen Ausführungsvarianten der unter Figur 2 und 3 beschriebenen Systeme kann auch vorgesehen sein, dass jeweils das weitere Volumen 13 mit der Umgebung verbunden ist, um im weiteren Volumen 13 einen Druckausgleich zu ermöglichen, ohne dabei das abgekapselte Luftsystem des Gesamtvolumens zu durchbrechen . In weiteren alternativen Ausführungsvarianten kann anstatt des veränderbaren Ausgleichsvolumens 10 ein nicht

veränderbares Ausgleichsvolumen 10 als

Druckausgleichsmittel 6 vorgesehen sein. Ein solches

Ausgleichsvolumen 10 kann beispielsweise als das in Figur 2 dargestellte Behälterelement 27, jedoch ohne flexible

Membran 12 ausgebildet sein. Durch das zusätzliche

Ausgleichsvolumen 10, welches das Gesamtvolumen erhöht und bevorzugt zwischen 200% und 800%, besonders bevorzugt

zwischen 250% und 500%, des Luftvolumens 5 beträgt, werden die aus den Bewegungen des Kolbens 2 resultierenden

Druckunterschiede, auf ein größeres Gesamtvolumen verteilt, sodass die negativen Effekte entscheidend abgemildert werden.

Bezugs zeichenliste :

1 Zylinder

2 Kolben

3 Bremsaktuator

4 Druckseite des Kolbens 2

5 Luftvolumen

6 Druckausgleichsmittel

7 Seitenfläche des Zylinders 1 8 Aktuatorgehäuse

9 Betätigungsmittel

10 Ausgleichsvolumen

11 Druckkammer

12 flexible Membran

13 weiteres Volumen

14 zweiter Kolben

15 zweiter Zylinder

16 Federspeicher

17 Bremsbelag

18

19

20

21 Kolbenstange

22

23

24 Rückstellfeder

25

26

27 Behälterelement

28 zweite Kolbenstange

29 Hebelarm