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Title:
BRAKE CYLINDER COMPRISING A LOCKING DEVICE FOR MECHANICAL BRAKE FORCE LOCKING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/053021
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a brake cylinder (1) comprising a locking device (10) for mechanical brake force locking, in particular for rail vehicles, and comprising a service brake piston (2) which can be axially moved inside a housing (1) and which can be moved by applying a pressure medium thereto and which is coupled to a piston tube (5), said piston tube (5) being provided with a non-self-locking thread (9) which is engaged with a threaded nut (7) which is rotatably mounted in the housing (1), and the locking device (10) cooperating with toothing (8) of the threaded nut (7). The brake cylinder is designed such that the locking device (10) comprises at least two locking elements (11, 12, 20), a control piston (13), and an emergency release tappet (14).

Inventors:
ELSTORPFF MARC-GREGORY (DE)
MATHIEU MICHAEL (DE)
FUDERER ERICH (DE)
HECHT FERDINAND (DE)
Application Number:
PCT/EP2019/073367
Publication Date:
March 19, 2020
Filing Date:
September 02, 2019
Export Citation:
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Assignee:
KNORR BREMSE SYSTEME (DE)
International Classes:
B60T13/36; B60T17/16; F16D65/28
Foreign References:
EP2826684A12015-01-21
EP2695780A22014-02-12
DE2616851A11977-11-03
EP2826684A12015-01-21
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Claims:
Ansprüche

1. Bremszylinder (1 ) mit einer Verriegelungsvorrichtung (10) zur mechani- schen

Bremskraftverriegelung, insbesondere für Schienenfahrzeuge, und mit einem innerhalb eines Gehäuses (1 ) axial bewegbaren Betriebsbremskolben (2), der durch Beaufschlagung mit einem Druckmedium bewegbar und mit einem Kol- benrohr (5) gekoppelt ist, wobei das Kolbenrohr (5) mit einem nicht selbsthem- menden Gewinde (9), das in Eingriff mit einer in dem Gehäuse (1 ) drehbar ge- lagerten Gewindemutter (7) steht, ausgebildet ist, wobei die Verriegelungsvor- richtung (10) mit einer Verzahnung (8) der Gewindemutter (7) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass

die Verriegelungsvorrichtung (10) mindestens zwei Sperrelemente (11 , 12, 20), einen Steuerkolben (13) und einen Notlösestößel (14) umfasst.

2. Bremszylinder (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei als Sperrklinken (11 , 12) ausgeführten Sperrelemente in Be- zug auf eine Kolbenachse (3), zu welcher die Gewindemutter (7) koaxial ange- ordnet ist, an der Verzahnung (8) der Gewindemutter (7) radial gegenüberlie- gend angeordnet sind.

3. Bremszylinder (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sperrklinken (11 , 12) gleichzeitig durch sowohl den Steuer- kolben (13) als auch durch den Notlösestößel (14) betätigbar sind.

4. Bremszylinder (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (10) aus einem Arretierungszustand, in welchem die mindestens zwei Sperrklinken (11 , 12) durch einen Eingriff mit der Verzahnung (8) der Gewindemutter (7) deren Verdrehung um die Kolbenachse (3) blockie- ren, in einen Lösezustand, in welchem die Sperrklinken (11 , 12) außer Eingriff mit der Verzahnung (8) der Gewindemutter (7) stehen und die Gewindemutter (7) in ihrer Verdrehung nicht blockieren, mittels des Steuerkolbens (13) und/oder des Notlösestößels (14) verstellbar ist, wobei die Verriegelungsvor- richtung (10) aus dem Lösezustand in den Arretierungszustand mittels des Steuerkolbens (13) verstellbar ist, wenn der Steuerkolben (13) nach Beauf- schlagung mit Druck anschließend wieder entlüftet wird.

5. Bremszylinder (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sperrklinken (11 , 12) als Winkel- hebel mit jeweils zwei Hebelarmen (11 a, 11 c; 12a, 12c) ausgebildet und jeweils um eine Schwenkachse (11 e, 12e) verschwenkbar in dem Gehäuse (1a) ange- ordnet sind.

6. Bremszylinder (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachsen (11 e, 12e) der mindestens zwei Sperrklinken (11 , 12) parallel zu der Kolbenachse (3) angeordnet sind.

7. Bremszylinder (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sperrklinken (11 , 12) durch die Federkraft von Federn (15a, 16a) in dem Verriegelungszustand der Verriege- lungsvorrichtung (10) in Eingriff mit der Verzahnung (8) der Gewindemutter (7) stehen.

8. Bremszylinder (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Sperrklinken (11 , 12) der Verrie- gelungsvorrichtung (10) unabhängig voneinander bewegbar sind.

9. Bremszylinder (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Klinkenende (11 d) einer der mindestens zwei Sperrklinken (11 , 12) in Bezug auf die Verzahnung (8) der Gewindemutter (7) drückend und das andere Klinkenende (12d) einer der mindestens zwei Sperr- klinken (11 , 12) in Bezug auf die Verzahnung (8) der Gewindemutter (7) zie- hend ausgeführt ist.

10. Bremszylinder (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klinkenenden (11 d, 12d) der mindestens zwei Sperrklinken (11 , 12) um eine 1/n Zahnteilung in Bezug auf die Verzahnung (8) der Gewindemutter (7) versetzt zueinander angeordnet, wobei n die Anzahl der Sperrklinken (11 , 12) ist.

11. Bremszylinder (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsende (11 b) der ersten Sperrklinke (11 ) ga- belförmig mit zwei Antriebsabschnitten (11 f) als Zinken und einem Abstand zwischen den Antriebsabschnitten (11 f) ausgebildet ist, wobei ein plattenförmi- ges Antriebsende (12b) der zweiten Sperrklinke (12) zwischen den als Zinken gebildeten Antriebsabschnitten (11 f) angeordnet ist.

12. Bremszylinder (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungsvorrichtung (10) weiterhin mindestens zwei in dem Gehäuse (1 a) geführte Schieber (19) mit jeweils einem Sperrelement (20) mit einem Sperr- kantenabschnitt (21 ) und jeweils einem Steuerabschnitt (22) mit einem Steuer- flächenabschnitt (23) und einen Betätigungsring (17) aufweist, wobei der Betä- tigungsring (17) ist um eine Kolbenachse (3) verschwenkbar ist und einen Betä- tigungsabschnitt (17a) aufweist, welcher mit dem Steuerkolben (13) und dem Notlösestößel (14) in Kontakt steht.

13. Bremszylinder (1 ) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsring (17) Steuerausnehmungen (18) aufweist, welche umlaufend in seinen Außendurchmesser eingeformt sind und mit den Steuerabschnitten (22) der Schieber (19) in Kontakt stehen.

14. Bremszylinder (1 ) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieber (19) in Nuten in dem Gehäuse (1 a) verschiebbar geführt angeordnet und über Federn (24) mit den Sperrkantenabschnitten (21 ) radial gegen die Verzahnung (8) der Gewindemutter (7) gedrückt sind.

15. Bremszylinder (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben (13) mit einem Druckmittel beauf- schlagbar ist, und dass der Notlösestößel manuell oder/und mit einem Werk- zeug verstellbar ist.

Description:
Bremszylinder mit einer Verriegelungsvorrichtung zur mechanischen Bremskraftverriegelung

Die Erfindung betrifft einen Bremszylinder mit einer Verriegelungsvorrichtung zur mechanischen Bremskraftverriegelung nach dem Oberbegriff des An- spruchs 1 .

Um das Wegrollen von abgestellten Schienenfahrzeugen unter allen Umstän- den zu verhindern, muss die Feststellbremse eine entsprechend hohe Brems- kraft auch ohne externe Energieversorgung sicherstellen.

Muss ein derart abgestelltes Schienenfahrzeug abgeschleppt werden, so steht oftmals keine Druckluftversorgung für dieses Fahrzeug zur Verfügung, mit wel- cher eine Arretierung gelöst werden kann. Für diesen Fall muss die Feststell- bremse mit einer entsprechenden mechanischen Löseeinrichtung ausgestattet sein (Notlöse- oder Hilfslöseeinrichtung), durch welche die Feststellbremse von Hand, d.h. ohne Nutzung von Fremdenergie gelöst werden kann.

Das Dokument EP 2826684 B1 beschreibt ein Schienenbremssystem für Schienenfahrzeuge, bei dem die Feststellbremse durch eine Blockierung der Betriebsbremse realisiert ist. Die Arretiervorrichtung wurde dabei durch ein ra- dial verschiebliches Sperrelement realisiert, das in ein Zahnrad eingreift. Bei der Verwendung einer Arretiervorrichtung in der o.g. Form wird es als nachteilig angesehen, dass ein Teil der möglichen Zuspannkraft durch die Spiele in der Arretiervorrichtung verlorengeht. Für den Fall, dass das Sperrelement kurz nach einer Zahnflanke in das Zahnrad einfällt, dreht sich das Zahnrad um fast eine Zahnteilung zurück, bevor es durch das Sperrelement arretiert wird.

Um das Zurückdrehen des Zahnrades und damit den Kraftverlust zu reduzie- ren, ist das Ziel, den Durchmesser des Zahnrades möglichst groß und die Zahnteilung möglichst gering zu gestalten. Der Zahnraddurchmesser wird aber durch den Bauraum und die Zahnteilung durch die Tragfähigkeit der Zähne be- grenzt. Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen verbesserten Bremszy- linder mit einer verbesserten Verriegelungsvorrichtung zur mechanischen Bremskraftverriegelung bereitzustellen.

Die Aufgabe wird durch einen Bremszylinder mit den Merkmalen des An- spruchs 1 gelöst.

Ein Erfindungsgedanke besteht darin, den Kraftverlust nicht nur durch die Zahnteilung, sondern durch eine Erhöhung der Anzahl der Sperrelemente n (größer 1 ) zu reduzieren.

Ein erfindungsgemäßer Bremszylinder mit einer Verriegelungsvorrichtung zur mechanischen Bremskraftverriegelung, insbesondere für Schienenfahrzeuge, und mit einem innerhalb eines Gehäuses axial bewegbaren Betriebsbremskol- ben, der durch Beaufschlagung mit einem Druckmedium bewegbar und mit ei- nem Kolbenrohr gekoppelt ist, wobei das Kolbenrohr mit einem nicht selbst- hemmenden Gewinde, das in Eingriff mit einer in dem Gehäuse drehbar gela- gerten Gewindemutter steht, ausgebildet ist, wobei die Verriegelungsvorrich- tung mit einer Verzahnung der Gewindemutter zusammenwirkt, ist mit einer Verriegelungsvorrichtung ausgebildet, die mindestens zwei Sperrelemente, ei- nen Steuerkolben und einen Notlösestößel umfasst.

Mit diesem Bremszylinder mit mechanischer Bremskraftverriegelung ist es vor- teilhaft möglich, dass die Betriebsbremse eingelegt und mechanisch arretiert wird. Dadurch wird die Zuspannkraft für den Parkbremsfall dauerhaft d.h. auch ohne pneumatische Druckversorgung gehalten.

Dabei ist es von Vorteil, dass die Lastspielzahl der einzelnen Zähne bzw. der Sperrelemente reduziert wird, wodurch die Bauteile kompakter ausgelegt wer- den können.

In einer Ausführung sind die mindestens zwei Sperrklinken in Bezug auf eine Kolbenachse, zu welcher die Gewindemutter koaxial angeordnet ist, an der Verzahnung der Gewindemutter radial gegenüberliegend angeordnet. Dies ergibt einen vorteilhaft geringen Bauraum.

Weiterhin ist es vorgesehen, dass die mindestens zwei Sperrklinken gleichzei- tig durch sowohl den Steuerkolben als auch durch den Notlösestößel betätigbar sind. Das reduziert die Anzahl von Bauteilen und spart Einbauraum. Eine weitere Ausführung sieht vor, dass die Verriegelungsvorrichtung aus ei- nem Arretierungszustand, in welchem die mindestens zwei Sperrklinken durch einen Eingriff mit der Verzahnung der Gewindemutter deren Verdrehung um die Kolbenachse blockieren, in einen Lösezustand, in welchem die Sperrklinken außer Eingriff mit der Verzahnung der Gewindemutter stehen und die Gewin- demutter in ihrer Verdrehung nicht blockieren, mittels des Steuerkolbens und/oder des Notlösestößels verstellbar ist, wobei die Verriegelungsvorrichtung aus dem Lösezustand in den Arretierungszustand mittels des Steuerkolbens verstellbar ist, wenn der Steuerkolben nach Beaufschlagung mit Druck an- schließend wieder entlüftet wird. Damit wird eine vorteilhafte Steuerung und Betätigung auch für einen Notlösefall ermöglicht.

Für eine vorteilhafte platzsparende Anordnung sind die mindestens zwei Sperr- klinken als Winkelhebel mit jeweils zwei Hebelarmen ausgebildet und jeweils um eine Schwenkachse verschwenkbar in dem Gehäuse angeordnet.

Hierbei sind die Schwenkachsen der mindestens zwei Sperrklinken parallel zu der Kolbenachse angeordnet, wodurch ebenfalls Einbauraum gespart werden kann.

In einer noch weiteren Ausführung stehen die mindestens zwei Sperrklinken durch die Federkraft von Federn in dem Verriegelungszustand der Verriege- lungsvorrichtung in Eingriff mit der Verzahnung der Gewindemutter. Somit ist es vorteilhaft ermöglicht, dass der Verriegelungszustand mechanisch ohne zu- sätzliche Fremdenergie oder bei Verlust von Betätigungsenergie beibehalten werden kann.

Es ist zudem vorgesehen, dass die mindestens zwei Sperrklinken der Verriege- lungsvorrichtung unabhängig voneinander bewegbar sind. Der Vorteil dabei besteht darin, dass die Sperrklinken unabhängig voneinander in Eingriff mit der Verzahnung der Gewindemutter kommen können.

Es ist vorteilhaft, wenn ein Klinkenende einer der mindestens zwei Sperrklinken in Bezug auf die Verzahnung der Gewindemutter drückend und das andere Klinkenende einer der mindestens zwei Sperrklinken in Bezug auf die Verzah- nung der Gewindemutter ziehend ausgeführt ist, da auf diese Weise die Sperr- klinken radial gegenüberliegend an der Verzahnung der Gewindemutter ange- ordnet werden können, um den geringen Einbauraum optimal zu nutzen. In einer noch weiteren Ausführung sind die Klinkenenden der mindestens zwei Sperrklinken um eine 1/n Zahnteilung in Bezug auf die Verzahnung der Gewin- demutter versetzt zueinander angeordnet, wobei n die Anzahl der Sperrele- mente ist. Das ist vorteilhaft, da sich dadurch das Zahnrad bzw. die Verzah- nung der Gewindemutter maximal um eine 1/n Zahnteilung zurückdrehen kann, wodurch der Kraftverlust um den Faktor 1/n reduziert wird

Eine Ausführung sieht vor, dass ein Antriebsende der ersten Sperrklinke gabel- förmig mit zwei Antriebsabschnitten als Zinken und einem Abstand zwischen den Antriebsabschnitten ausgebildet ist, wobei ein plattenförmiges Antriebsen- de der zweiten Sperrklinke zwischen den als Zinken gebildeten Antriebsab- schnitten angeordnet ist. Ein Vorteil besteht darin, dass bei dieser Ausführung sowohl der Steuerkolben als auch der Notlösestößel jeweils beide Sperrklinken gleichzeitig betätigen können.

In einer alternativen Ausführung weist die Verriegelungsvorrichtung weiterhin mindestens zwei in dem Gehäuse geführte Schieber mit jeweils einem Sper- relement mit einem Sperrkantenabschnitt und jeweils einem Steuerabschnitt mit einem Steuerflächenabschnitt und einen Betätigungsring auf, wobei der Be- tätigungsring um eine Kolbenachse verschwenkbar ist und einen Betätigungs- abschnitt aufweist, welcher mit dem Steuerkolben und dem Notlösestößel in Kontakt steht. Auf diese Weise kann ein Einbauraum optimal genutzt werden.

Eine weitere Ausbildung der alternativen Ausführung sieht vor, dass der Betäti- gungsring Steuerausnehmungen aufweist, welche umlaufend in seinen Außen- durchmesser eingeformt sind und mit den Steuerabschnitten der Schieber in Kontakt stehen. So kann durch eine einfache Verdrehung bzw. Verschwenkung die Verriegelungsvorrichtung aus dem Arretierungszustand in den Lösezustand und zurück verstellt werden.

Für eine vorteilhaft platzsparende Anordnung ist es vorgesehen, dass die Schieber in Nuten in dem Gehäuse verschiebbar geführt angeordnet und über Federn mit den Sperrkantenabschnitten radial gegen die Verzahnung der Ge- windemutter gedrückt sind.

In einer weiteren Ausführung ist der Steuerkolben mit einem Druckmittel beauf- schlagbar, und der Notlösestößel ist manuell oder/und mit einem Werkzeug verstellbar. Natürlich kann der Steuerkolben auch mit einem anderen Aktuator, z.B. elektromotorisch oder hydraulisch betätigt werden. Dies ergibt eine vorteil haft einfache Betätigung.

Es ergeben sich die folgenden Vorteile:

- Reduzierung des Zurücksteilens der Verriegelungsvorrichtung und damit des Kraftverlustes bei der Parkbremsbetätigung

- Reduzierung der Lastspielzahl der einzelnen Bauteile

Die Feststellbremse von Schienenfahrzeugen mit dem oben beschriebenen Bremszylinder und der Verriegelungsvorrichtung erfüllt die nachfolgenden Kri terien:

- Sicherung des Fahrzeugs gegen unbeabsichtigtes Wegrollen

- Dauerhafte Sicherstellung der erforderlichen Feststellkraft

- Zugweite Aktivierung / Deaktivierung von verschiedenen Führerständen des Fahrzeugs

- Manuelle Deaktivierung (Notlösen) eines Aktuators bei Verlust der Betäti gungsenergie

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefüg- ten Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Figur 1-2 schematische Längsschnitte;

Figur 3 einen schematischen Radialschnitt längs einer Schnittlinie

III des Bremszylinders nach Figur 2;

Figur 4 einen schematischen Radialschnitt längs einer Schnittlinie

IV des Bremszylinders nach Figur 2;

Figur 5 eine schematische Perspektivansicht der Verriegelungsvor- richtung des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 1 -2; und

Figur 6 eine schematische Ansicht einer Verriegelungsvorrichtung eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemä- ßen Bremszylinders nach Figur 1. Figur 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbei- spiels eines erfindungsgemäßen Bremszylinders 1 mit einer Verriegelungsvor- richtung 10. Die Darstellung in Figur 2 zeigt den Bremszylinder 1 nach Figur 1 um 90° um eine Kolbenachse 3 gedreht in einem Längsschnitt.

Der Bremszylinder 1 weist die Verriegelungsvorrichtung 10 als mechanische Bremskraftverriegelung auf und ist für den Einsatz bei Schienenfahrzeugen vorgesehen.

Der allgemein bekannte Aufbau und die Funktion des Bremszylinders 1 werden hier nicht weiter im Detail beschrieben.

In einem Gehäuse 1 a des Bremszylinders 1 ist ein Gehäuseinnenraum GR an- geordnet, in welchem ein Betriebsbremskolben 2 längs einer Kolbenachse 3 in einer Bewegungsrichtung 4 verschiebbar angeordnet ist.

Der Betriebsbremskolben 2 trennt einen Druckraum DR von dem Gehäusein- nenraum GR des Gehäuses 1 a ab. Der Druckraum DR ist mit einem Druckan- schluss DA verbunden, durch welchen der Druckraum DR mit einem Druckme- dium, z.B. Druckluft, und somit der Betriebsbremskolben 2 beaufschlagt wer- den kann.

Der Betriebsbremskolben 2 ist mit einem Ende eines Kolbenrohres 5 verbun- den, welches sich durch das Gehäuse 1a längs der Kolbenachse 3 erstreckt und mit einer nicht gezeigten Kolbenstange verbunden ist. Diese Kolbenstange überträgt bei einem Bremsvorgang eine Bremskraft auf ein (hier nicht darge- stelltes) Bremsgestänge eines Schienenfahrzeuges .

Das andere Ende des Kolbenrohres 5 weist einen Gewindeabschnitt 6 mit ei- nem Außengewinde auf, der fest mit dem Kolbenrohr 5 verbunden ist. Das auf dem Kolbenrohr 5 angebrachte Gewinde 9 des Gewindeabschnitts 6 steht in Eingriff mit einem Innengewinde einer in dem Gehäuse 1 a gelagerten Gewin- demutter 7. Das Gewinde 9 ist nicht selbsthemmend ausgeführt. Die Gewin- demutter 7 ist in dem zugehörigen Abschnitt des Gehäuses 1 a drehbar um die Kolbenachse 3 gelagert und axial fixiert.

Werden der Druckraum DR des Bremszylinders 1 über den Druckanschluss DA und somit der Betriebsbremskolben 2 mit Druck beaufschlagt, bewegt sich der Betriebsbremskolben 2 zusammen mit dem Kolbenrohr 5 nach in der Bewe- gungsrichtung 4 (hier in der Figur 1 ) nach links.

Diese axiale Bewegung des Betriebsbremskolbens 2 und des Kolbenrohres 5 in Richtung der Kolbenachse 3 bewirkt aufgrund des nicht selbsthemmenden Gewindeeingriffs von dem Gewindeabschnitt 6 und der Gewindemutter 7 eine Drehung der Gewindemutter 7 um die Kolbenachse 3. Wird die Drehung der Gewindemutter 7 durch eine Arretierung behindert, wird zugleich die Axialbe- wegung des Betriebsbremskolbens 2 gesperrt. Eine solche Arretierung wird hier durch die Verriegelungsvorrichtung 10 gebildet, welche mit einer äußeren Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 zusammenwirkt.

Die Verriegelungsvorrichtung 10 wird im Weiteren im Zusammenhang mit den Figuren 2, 3 und 4 erläutert. Figur 3 zeigt einen schematischen Radialschnitt längs einer Schnittlinie III des Bremszylinders 1 nach Figur 2, und in Figur 4 ist ein schematischer Radialschnitt längs einer Schnittlinie IV des Bremszylinders 1 nach Figur 2 dargestellt.

Die Verriegelungsvorrichtung 10 umfasst in diesem ersten Ausführungsbeispiel den Gewindeabschnitt 6 des Kolbenrohres 5, die Gewindemutter 7, eine erste Sperrklinke 11 , eine zweite Sperrklinke 12, einen Steuerkolben 13 und einen Notlösestößel 14. Die Sperrklinken 11 , 12 bilden hier in Bezug auf die Kolbe- nachse 3, zu welcher die Gewindemutter 7 koaxial angeordnet ist, radial ge- genüberliegend angeordnete Arretierelemente, wirken mit der Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 zusammen und werden durch den Steuerkolben 13 und den Notlösestößel 14 betätigt. Sowohl der Steuerkolben 13 als auch der Notlö- sestößel 14 betätigt dabei beide Sperrklinken 11 , 12 gleichzeitig.

Mittels des Steuerkolbens 13 kann die Verriegelungsvorrichtung 10 aus einem Arretierungszustand in einen Lösezustand und zurück (bzw. umgekehrt) ver- stellt werden. Mittels des Notlösestößels 14 kann die Verriegelungseinrichtung 10 aus dem Arretierungszustand nur in den Lösezustand gebracht werden, umgekehrt ist dies jedoch nicht möglich. Nachdem die Verriegelungsvorrich- tung 10 mit Hilfe des Notlösestößels 14 in den Lösezustand verstellt worden ist, kann die Verriegelungsvorrichtung 10 mit dem Notlösestößel 14 nicht mehr in den Arretierungszustand verstellt werden. Nur der Steuerkolben 13 kann bei Beaufschlagung mit Druck und anschließendem Entlüften die Verriegelungsvor- richtung 10 wieder in den Arretierungszustand verstellen. In dem Arretierungszustand blockieren die Sperrklinken 1 1 , 12 durch einen Eingriff mit der Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 deren Verdrehung um die Kolbenachse 3, während die Sperrklinken 1 1 , 12 in dem Lösezustand außer Eingriff mit der Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 stehen und diese in ihrer Verdrehung nicht blockiert ist. In den Figuren 3 und 4 ist der Arretierungszu- stand der Verriegelungsvorrichtung 10 dargestellt, wobei Figur 3 die Betätigung über den Steuerkolben 13 zeigt. Die Betätigung über den Notlösestößel 14 ist in Figur 4 gezeigt.

Die Sperrklinken 1 1 , 12 sind als Winkelhebel mit jeweils zwei Hebelarmen 1 1 a,

1 1 c; 12a, 12c ausgebildet und jeweils um eine Schwenkachse 1 1 e, 12e ver- schwenkbar im Gehäuse 1 a angeordnet. Dabei umgreifen die Sperrklinken 1 1 ,

12 die Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 um circa 180° (Figur 3-4).

Die Schwenkachsen 1 1 e, 12e verlaufen parallel zueinander und parallel zu der Kolbenachse 3.

Die Sperrklinken 1 1 , 12 umfassen jeweils einen ersten Hebelarm 1 1 a, 12a mit einem Antriebsende 1 1 b, 12b und einen zweiten Hebelarm 1 1 c, 12c mit einem Klinkenende 1 1 d, 12d. Die Klinkenenden 1 1 d, 12d wirken jeweils gegenüber- liegend mit Zähnen der Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 dergestalt zusam- men, dass sie in dem Arretierungszustand der Verriegelungsvorrichtung 10 mit den zugehörigen Zähnen einen Formschluss wie z.B. bei einem Gesperre bil- den. Die Gewindemutter 7 ist dabei mit ihrer Verzahnung 8 ein verzahntes Sperrrad, und die Klinkenenden 1 1 d, 12d der Sperrklinken 1 1 , 12 die jeweiligen Klinken eines solchen Gesperres.

Hier ist die Verzahnung 8 so ausgebildet, dass jeder Zahn eine radiale Flanke und eine geneigte Flanke in Bezug auf die Kolbenachse 3 aufweist. In dem Ar- retierungszustand der Verriegelungsvorrichtung 10 stehen die jeweiligen radia- len Flanken mit radialen Flanken der Klinkenenden 1 1 d, 12d in Kontakt.

Dabei ist ein Klinkenende 1 1 d drückend und das andere Klinkenende 12d zie- hend ausgeführt. Dies ist in den Figuren 3-4 zu erkennen. Mit anderen Worten, wenn eine Drehung der Gewindemutter 7 im Gegenuhrzeigersinn um die Kol- benachse 3 in dem Arretierungszustand der Verriegelungsvorrichtung 10 blo- ckiert ist, steht eine radiale Flanke der Verzahnung 8 mit einer radialen Flanke des Klinkenendes 12d so in Kontakt, dass eine Zugkraft auf den zweiten He- belarm 12c der zweien Sperrklinke 12 übertragen wird. Diese Zugkraft wird über die Lagerung der Schwenkachse 12e der zweiten Sperrklinke 12 in dem Gehäuse 1 a in dieses eingeleitet. Somit wirkt das Klinkenende 12d der zweiten Sperrklinke 12 als ein ziehendes Klinkenende 12d.

Auf der radial gegenüberliegenden Seite der Gewindemutter 7 steht auch eine radiale Flanke der Verzahnung 8 mit einer radialen Flanke des Klinkenendes 1 1 d in Kontakt, wobei aber eine Druckkraft von der Verzahnung 8 auf das Klin- kenende 1 1 d und den zweiten Flebelarm 1 1 c der ersten Sperrklinke 1 1 über- tragen wird. Diese Druckkraft wird wie bei der zweiten Sperrklinke 12 über die Lagerung der Schwenkachse 1 1 e der ersten Sperrklinke 1 1 in dem Gehäuse 1 a in dieses eingeleitet. Das Klinkenende 1 1 d der ersten Sperrklinke 1 1 wirkt auf diese Weise als ein drückendes Klinkenende 1 1 d.

Die Klinkenenden 1 1 d, 12d sind um eine halbe Zahnteilung in Bezug auf die Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 versetzt zueinander angeordnet und kön- nen unabhängig von einander in die Verzahnung 8 einfallen, d.h. mit dieser in Eingriff und entsprechend außer Eingriff kommen. Das heißt, im Arretierungs- zustand unter Last ist immer nur eine der beiden Klinken in Kontakt mit der ra- dialen Flanke eines Zahnes der Verzahnung 8. Welche die tragende Klinke ist, hängt davon ab wie weit sich die Mutter 7 mit der Verzahnung 8 dreht, was wiederum direkt vom Kolbenhub des Betriebskolbens abhängig ist.

Die Sperrelemente in Form der Klinkenenden 1 1 d, 12d sind jeweils um eine 1/n Zahnteilung der Verzahnung 8 versetzt zueinander angeordnet, wobei n die Anzahl der Sperrelemente ist. Dadurch kann sich das Zahnrad, d.h. die Ver- zahnung 8 mit der Gewindemutter 7, maximal um eine 1/n Zahnteilung zurück- drehen, wodurch der Kraftverlust um den Faktor 1/n reduziert wird. Zudem wird die Lastspielzahl der einzelnen Zähne der Verzahnung 8 bzw. der Sperrele- mente d.h. Klinkenenden 1 1 d, 12d reduziert, wodurch die Bauteile kompakter ausgelegt werden können.

In dem Arretierungszustand der Verriegelungsvorrichtung 10 sind die Sperrklin- ken 1 1 , 12 jeweils mittels einer Feder 15a, 16a in Eingriff mit der Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 gedrückt. Die Federn 15a, 16a sind jeweils Druckfedern und in einem Federhalter 15, 16 in dem Gehäuse l a gehalten und stehen je- weils mit dem Klinkenende 1 1 d, 12d der Sperrklinken 1 1 , 12 in Kontakt. Dabei wirkt die Federkraft der Feder 15a auf den zweiten Hebelarm 1 1 c der ersten Sperrklinke 1 1 derart ein, dass die erste Sperrklinke 1 1 um ihre Schwenkachse 1 1 e im Uhrzeigersinn (Figur 3-4) verschwenkt wird und das Klinkenende 1 1 d in Eingriff mit der Verzahnung 8 der Gewindemutter kommt. In ähnlicher Weise wirkt die Federkraft der Feder 16a auf den zweiten Flebelarm 12c der zweiten Sperrklinke 12 derart ein, dass die zweite Sperrklinke 12 um ihre Schwenkach- se 12e im Gegenuhrzeigersinn (Figur 3-4) verschwenkt wird und das Klinken- ende 12d auch in Eingriff mit der Verzahnung 8 der Gewindemutter kommt.

Auf diese Weise wird der Arretierungszustand automatisch eingenommen, wenn keine Betätigung der Sperrklinken 11 , 12 durch den Steuerkolben 13 o- der/und den Notlösestößel 14 vorliegt.

Der Steuerkolben 13 und der Notlösestößel 14 sind in einem Gehäuseabschnitt 1 b verstellbar bzw. verschiebbar angeordnet und stehen mit den Sperrklinken 11 , 12 in Zusammenwirkung.

Der Steuerkolben 13 weist eine Steuerachse 13a in seiner Längsrichtung, ei- nen Antriebsabschnitt 13b, einen zylindrischen Körper 13c, ein Abtriebsende 13d und eine Feder 13e auf. Der Antriebsabschnitt 13b ist als ein zylindrischer Kolben ausgebildet und in einem Kolbenraum KR in dem Gehäuseabschnitt 1 b angeordnet und geführt. Der Kolbenraum KR mündet in einen Steuerdruckraum SR, welcher mit einem Steuerdruckanschluss ST kommuniziert und durch ein Anschlagelement AS verschlossen ist. Eine freie Stirnfläche des Antriebsab- schnitts 13b weist in den Steuerdruckraum SR.

An dem anderen Ende des Antriebsabschnitts 13b ist der zylindrische Körper 13c angebracht, dessen freies Ende das Abtriebsende 13d bildet. Der Körper 13c ist zudem im Gehäuse 1 b geführt. Die Feder 13e ist eine Druckfeder und umgibt den Körper 13c. Der Steuerkolben 13 ist mittels Druckmedium, z.B. Druckluft, mit welchem der Steuerdruckraum SR beaufschlagt wird, gegen die Kraft der Feder 13e, die sich am Gehäuse 1 b abstützt, längs der Steuerachse 13a aus einer Ruheposition in eine Löseposition verstellbar. In der Ruhepositi- on steht die freie Fläche des Antriebsabschnitts 13b mit dem Anschlagelement AS in Kontakt, welches die Ruheposition des Steuerkolbens 13 festlegt.

In dem hier beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel ist der Notlösestößel 14 zweiteilig ausgeführt und umfasst den Notlösestößel 14 und einen Notlösebetä- tiger 14’.

Der Notlösestößel 14 und der Notlösebetätiger 14’ weisen eine gemeinsame Notlöseachse 14a in ihrer Längsrichtung auf. Der Notlösestößel 14 umfasst weiterhin ein Betätigungsende 14b, einen zylindrischen Körper 14c, ein Ab- triebsende 14d und eine Feder 14e auf. Das Betätigungsende 14b wird in einen Aufnahmeraum AN in dem Gehäuseabschnitt 1 b geführt. Eine freie Stirnfläche des Antriebsabschnitts 14b weist zu einer Außenöffnung des Aufnahmeraums AN und ist hier mit einem Schlitz als Betätigungsabschnitt 14f für ein Werk- zeug, z.B. einen Schraubendreher, versehen.

An dem anderen Ende des Betätigungsabschnitts 14b ist der zylindrische Kör- per 14c angebracht, dessen freies Ende das Abtriebsende 14d bildet. Der Kör- per 14c ist zudem im Gehäuse 1 b geführt. Die Feder 14e ist eine Druckfeder und umgibt den Körper 14c. Der Notlösestößel 14 ist mittels eines Werkzeugs, gegen die Kraft der Feder 14e, die sich am Gehäuse 1 b abstützt, längs der Notlöseachse 14a aus einer Ruheposition in eine Notlöseposition verstellbar, insbesondere axial verschiebbar.

In dem in Figur 2 gezeigten Beispiel ist der Notlösebetätiger 14’ nicht geschnit- ten dargestellt und umfasst einen Körper 14’c und ein Betätigungsende 14’b, welches aus dem Gehäuse 1 b hervorsteht. Das andere Ende des Körpers 14’c steht in Kontakt mit dem Betätigungsende 14b des Notlösestößels 14. Der Not- lösebetätiger 14’ ist in dem Gehäuse 1 axial verschiebbar geführt, wobei sein Flub axial begrenzt ist.

Der Notlösebetätiger 14’ wirkt von außerhalb des Gehäuses auf den Notlö- sestößel 14, wenn das Betätigungsende 14’b des Notlösebetätigers 14’ mit ei- nem geeigneten Werkzeug betätigt (gedrückt) wird.

In Figur 4 ist nur der Notlösestößel 14 ohne Notlösebetätiger 14’ dargestellt.

Figur 5 zeigt eine schematische Perspektivansicht der Verriegelungsvorrich- tung 10 des ersten Ausführungsbeispiels nach Figur 1 -2.

Der Steuerkolben 13 und der Notlösestößel 14 sind so nebeneinander ange- ordnet, dass ihre Längsachsen, d.h. die Steuerachse 13a und die Notlöseachse 14a parallel zueinander und rechtwinklig zu der Kolbenachse 3 verlaufen.

Sowohl das Abtriebsende 13d des Steuerkolbens 13 als auch das Abtriebsen- de 14d des Notlösestößels 14 wirken in der Löseposition des Steuerkolbens 13 als auch in der Notlöseposition des Notlösestößels 14 jeweils mit dem An- triebsende 11 b der ersten Sperrklinke 11 und dem Antriebsende 12b der zwei- ten Sperrklinke 12 zusammen. Dazu sind die Antriebsenden 11 b und 12b hier unterschiedlich ausgebildet, was in Figur 5 deutlich zu erkennen ist.

Das Antriebsende 11 b der ersten Sperrklinke 11 ist gabelförmig mit zwei An- triebsabschnitte 11 f als Zinken und einem Abstand zwischen den Antriebsab- schnitten 11f ausgebildet. Zwischen den Antriebsabschnitten 11 f in ist das An- triebsende 12b der zweiten Sperrklinke 12 plattenförmig ausgebildet und zwi- schen den Antriebsabschnitten 11f angeordnet. Das Antriebsende 11 b mit den Antriebsabschnitten 11 f der ersten Sperrklinke 11 und das Antriebsende 12b der zweiten Sperrklinke 12 und somit die beiden Sperrklinken 11 , 12 sind un- abhängig voneinander bewegbar.

Das Abtriebsende 13d des Steuerkolbens 13 und das Abtriebsende 14d des Notlösestößels 14 wirken jeweils mit einem Antriebsabschnitt 11 f der ersten Sperrklinke 11 und mit dem Antriebsabschnitt 12b der zweiten Sperrklinke 12 zusammen, wobei sie in den jeweiligen Lösepositionen jeweils mit einem An- triebsabschnitt 11 f der ersten Sperrklinke 11 und mit dem Antriebsabschnitt 12b der zweiten Sperrklinke 12 in Kontakt stehen und die Sperrklinken 11 , 12 um die jeweilige Schwenkachse 11 e, 12e außer Eingriff mit der Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 bringen.

Wenn die Betriebsbremse eingelegt wurde und sich die Verriegelungsvorrich- tung 10 in dem Arretierungszustand befindet, d.h. die Sperrklinken 11 , 12 mit der Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 in Eingriff stehen, ist eine Feststell- bremse oder Parkbremse in Funktion. Der Arretierungszustand der Verriege- lungsvorrichtung 10 kann dann durch Beaufschlagen des Steuerkolbens 13 mit Steuerdruck in den Lösezustand verstellt werden. Dabei wird der Steuerkolben 13 aus seiner Ruheposition in seine Löseposition verstellt, wobei er die Sperr- klinken 11 , 12 mit seinem Abtriebsende 13d betätigt. Dann ist der Bremszylin- der 1 für Betriebsbremsungen bereit.

Wird eine Notlösefunktion benötigt, wenn z.B. kein Steuerdruck für den Steuer- kolben 13 vorhanden ist oder bei Verlust von Betätigungsenergie, kann der Notlösestößel 14 mittels Werkzeug verstellt werden. Dabei wird der Notlö- sestößel 14 aus seiner Ruheposition in seine Löseposition verstellt, wobei er die Sperrklinken 11 , 12 mit seinem Abtriebsende 14d betätigt.

Zum Einnehmen des Arretierungszustands wird der Steuerkolben 13 nicht mehr mit Steuerdruck beaufschlagt. Dann wird der Steuerkolben 13 durch die Federkraft seiner Feder 13e aus seiner Löseposition in seine Ruheposition ver- stellt, wobei die Sperrklinken 11 , 12 durch deren Federn 15a, 16a wieder in Eingriff mit der Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 verstellt werden. Im Falle des Notlösestößels 14 wird dieser durch die Feder 14e aus seiner Löseposition in seine Ruheposition zurückgestellt und in seiner Ruheposition gehalten. Die Sperrklinken 11 , 12 werden auch dabei wie oben beschrieben in Eingriff mit der Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 gebracht.

Figur 6 stellt eine schematische Ansicht einer Verriegelungsvorrichtung 10 ei- nes zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Bremszylinders 1 nach Figur 1 dar.

In dem zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Realisierungsmöglichkeit der gleichzeitigen Betätigung von mehreren Schiebern 19 mit einem Betätigungs- element, das als Betätigungsring 17 ausgebildet ist, gezeigt.

In der dargestellten Ausführung weist die Verriegelungsvorrichtung 10 den Steuerkolben 13, den Notlösestößel 14, einen Betätigungsring 17 und acht Schieber 19 auf.

Der Betätigungsring 17 ist um die Kolbenachse 3 verschwenkbar und weist ei- nen Betätigungsabschnitt 17a auf, welcher mit dem Steuerkolben 13 und dem Notlösestößel 14 in Kontakt steht.

Der Betätigungsring 17 ist zudem mit Steuerausnehmungen 18 versehen, wel- che umlaufend in seinen Außendurchmesser eingeformt sind. Die Steueraus- nehmungen weisen jeweils eine Radialflanke 18a und eine geneigte Flanke 18b auf.

Jeder Schieber 19 umfasst einen Sperrelement 20 mit einem Sperrkantenab- schnitt 21 , einen Steuerabschnitt 22 mit einem Steuerflächenabschnitt 23 und eine Feder 24.

Die Schieber 19 sind in Nuten in dem Gehäuse 1 a verschiebbar geführt ange- ordnet und werden über die Federn 24, welche sich am Gehäuse 1 a abstützen, mit ihren Sperrklinken 21 radial gegen die Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 gedrückt. Die Steuerabschnitte 22 der Schieber 19 weisen an Ihren Außenseiten die Steuerflächenabschnitte 23 mit radialen Flächen von Radialflanken 23a und geneigten Flächen von Schrägflanken 23b auf. Diese geneigten Flächen ste- hen jeweils mit einer Steuerausnehmung 18 des Betätigungsrings 17 in Eingriff. In der gezeigten Stellung können die Sperrkantenabschnitte 21 der Schieber 19 unabhängig voneinander in die Verzahnung 8 der Gewindemutter 7 einfallen und die Gewindemutter 7 verriegeln, indem die Radialflanken 8a und Schräg- flanken 8b der Verzahnung 8 formschlüssig mit den Radialflanken 21a und Schrägflanken 21 b der Sperrkantenabschnitte 21 in Eingriff stehen.

Durch Drehung des Betätigungsringes 17, hier im Gegenuhrzeigersinn, um die Kolbenachse 3 werden die Sperrkantenabschnitte 21 gleichzeitig durch das Zusammenwirken der geneigten Flächen der Schrägflanken 23b der Steuerflä- chenabschnitte 23 und der Schrägflanken 18b des Betätigungsrings 17 außer Eingriff mit der Verzahnung 8 gebracht. Der Betätigungsring 17 wird von dem Steuerkolben 13 bzw. Notlösestößel 14 betätigt.

Auch hier kann durch Betätigung des Notlösestößels manuell oder/und durch ein Werkzeug bzw. mittels des Notlösebetätigers 14’ der Arretierungszustand der Verriegelungsvorrichtung 10 in den Lösezustand verstellt werden.

Die Erfindung ist durch das oben angegebene Ausführungsbeispiel nicht einge- schränkt, sondern im Rahmen der Ansprüche modifizierbar.

So ist z.B. denkbar, dass der Steuerkolben 13 durch eine Stelleinrichtung ver- stellbar ist. Eine solche Stelleinrichtung kann z.B. ein elektrischer, elektrome- chanischer, pneumatischer, hydraulischer Aktuator sein.

Die Federn 15a, 16a können mittels der Halterungen 15, 16 einstellbar sein und somit den Eingriff der Klinkenenden 11 d, 12d mit der Verzahnung 8 beeinflus- sen.

Eine Einstellung der Ruheposition des Steuerkolbens 13 kann mit einem ver- stellbaren Anschlagelement AS ermöglicht sein. Bezugszeichenliste

1 Bremszylinder

1 a Gehäuse

1 b Gehäuseabschnitt

2 Betriebsbremskolben

3 Kolbenachse

4 Bewegungsrichtung

5 Kolben rohr

6 Gewindeabschnitt

7 Gewindemutter

8 Verzahnung

8a Radialflanke

8b Schrägflanke

9 Gewinde

10 Verriegelungsvorrichtung

1 1 12 Sperrklinke

l l a, 12a Hebelarm

l l b, 12b Antriebsende

l l c, 12c Hebelarm

11 d, 12d Klinkenende

11 e, 12e Schwenkachse

11f, 11g Antriebsabschnitt

13 Steuerkolben

13a Steuerachse

13b Antriebsabschnitt 13c Körper

13d Abtriebsende

13e Feder

14 Notlösestößel

14’ Notlösebetätiger

14a Notlöseachse

14b, 14’b Betätigungsende

14c, 14’c Körper

14d Abtriebsende

14e Feder

14f Betätigungsabschnitt 15, 16 Federhalter

15a, 16a Feder 17 Betätigungsring 17a Betätigungsabschnitt

18 Steuerausnehmung 18a Radialflanke

18b Schrägflanke

19 Schieber

20 Sperrelement

21 Sperrkantenabschnitt 21 a Radialflanke

21 b Schrägflanke

22 Steuerabschnitt 23 Steuerflächenabschnitt 23a Radialflanke

23b Schrägflanke

AN Aufnahmeraum

AS Anschlagelement

DA Druckanschluss

DR Druckraum

GR Gehäuseinnenraum

KR Kolbenraum

SR Steuerdruckraum ST Steuerdruckanschluss