Titel Haltebolzen

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Haltebolzen zur Befestigung eines Bauteils an einem anderen Bauteil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Insbesondere ist der Haltebolzen zur Befestigung einer Bremse an einem Träger vorgesehen, wobei der Träger beispielsweise ein Radträger eines Kraftwagens, an dem eine Radnabe drehbar gelagert ist, oder ein Drehgestell eines Schienenfahrzeugs sein kann.

Die internationale Patentanmeldung WO 92/00464 offenbart eine Scheiben- bremse, deren Bremssattel schwimmend, d.h. quer zu einer Bremsscheibe verschiebbar in einem Bremsenhalter gelagert ist. Die schwimmende Lagerung ist mit Schraubbolzen bewerkstelligt, die in den Bremsenhalter geschraubt sind und die einen gewindelosen Abschnitt aufweisen, der aus dem Bremsenhalter vorsteht und dessen vorstehendes Ende kugelförmig gerundet ist. Die Schraub- bolzen sind in Richtung eine Sekante beiderseits einer Bremsscheibe angeordnet. Das gerundete Ende greift in Rinnen ein, die quer zur Bremsscheibe an beiden Enden des Bremssattels ausgebildet sind. Die Schraubbolzen sind Abschnittsweise rohrförmig und weisen eine auf Druck beanspruchte Hülse auf, auf deren Außenseite Dehn messstreifen angeordnet sind. Der Bremssattel stützt sich beim Bremsen an zwei der Gewindebolzen ab, die dadurch elastisch verformt, nämlich in ihrer Achsrichtung gestaucht werden. Die Verformung ist mit den Dehnmessstreifen messbar, aus der Verformung ist die Abstützkraft, mit der sich der Bremssattel am Bremsenhalter abstützt, messbar, die Abstützkraft ist gleich groß wie die Bremskraft, die auf diese Weise messbar ist. Haltebolzen im Sinne der Erfindung meint ein längliches Element mit vorzugsweise rundem Querschnitt. Der Haltebolzen ist vorzugsweise länger als sein Durch- oder Quermesser, was allerdings nicht zwingend ist. Der Haltebolzen kann einen über seine Länge konstanten Querschnitt aufweisen, beispielsweise zylindrisch sein, oder der Querschnitt ändert sich, der Haltebolzen kann beispielsweise konisch sein. Von einer Kreisform abweichende, beispielsweise ovale oder elliptische Querschnitte sind möglich, ebenso nicht-runde Querschnitte wie beispielsweise Mehrkant- oder Vielzahnprofile, wobei letztere an sich den kreisförmigen Querschnitten zugeordnet sind. Der Haltebolzen kann gewindelos sein oder ein Gewinde über seine gesamte oder einen Teil seiner Länge aufweisen. Auch kann der Haltebolzen einen Kopf oder einen oder mehrere Flansche aufweisen.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Anordnung zur Befestigung einer Brem- se mit einem solchen Haltebolzen.

Offenbarung der Erfindung

Der erfindungsgemäße Haltebolzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist einen Hohlraum auf, der sich über einen Teil oder die gesamte Länge des Haltebolzens erstreckt. Beispielsweise ist der Haltebolzen im Bereich des Hohlraums rohrförmig. Im Hohlraum ist ein Halter angeordnet, der an einer oder mehreren Befestigungsstellen mit dem Halter verbunden ist. Beispielsweise ist der Halter stabförmig, also länglich. Der Halter kann beispielsweise an einem Ende be- festigt und sein anderes Ende frei sein. Auch eine Befestigung an beiden Enden der Halters ist möglich. Der Halter ist so im Haltebolzen angeordnet und befestigt, dass er sich mit Abstand von der Befestigungsstelle oder zwischen den Befestigungsstellen in Bezug auf den Haltebolzen bewegt, wenn der Haltebolzen durch eine mechanische Belastung (elastisch) verformt wird. Insbesondere bei einer Biegung des Haltebolzens verändert der Halter seine Lage im Hohlraum des Haltebolzens. Der Haltebolzen weist eine Einrichtung zur Messung der Lage oder Lageänderung bzw. Bewegung des Halters in Bezug auf den Haltebolzen bei einer Verformung des Haltebolzens auf. Aus der Messung der Bewegung des Halters in Bezug auf den Haltebolzen lässt sich auf die Belastung des Halte- bolzens schließen. Bei Verwendung des Haltebolzens zur Befestigung einer

Bremse lässt sich auf die Kraft, mit der die Bremse beim Bremsen gehalten wer- den muss, und damit auf die Bremskraft, schließen. Das ist der eigentliche Zweck der Erfindung. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese Verwendung beschränkt, mit dem erfindungsgemäßen Haltebolzen können allgemein auf Bauteile einwirkende Kräfte ermittelt werden, die mit einem oder mehreren Haltebol- zen befestigt sind, wobei außer den erfindungsgemäßen Haltebolzen zusätzlich andere Befestigungselemente vorhanden sein können. Ein Vorteil der Erfindung ist die geschützte Anordnung der Messeinrichtung im Hohlraum des Halters.

Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.

Anspruch 6 sieht die Erzeugung und Messung eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes zur Messung der Bewegung des Halters in Bezug auf den Haltebolzen bei Verformung des Haltebolzens vor. Beispielsweise trägt der Halter einen Permanentmagneten, dessen magnetisches Feld mit einem Magnetsensor, der im Hohlraum des Haltebolzens angeordnet ist, gemessen wird. Auch ist denkbar, die Änderung eines elektrischen, magnetischen oder elektromagnetischen, konstanten oder wechselnden Feldes im Hohlraum des Haltebolzens durch die Bewegung des Halters im Hohlraum bei einer Verformung des Halte- bolzens zu messen, also sozusagen eine „Verstimmung" des Feldes.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine vereinfachte Schemadarstellung einer Eisenbahnbremse, die mit einem erfindungsgemäßen Haltebolzen befestigt ist; und

Figur 2 den Haltebolzen aus Figur 1 elastisch verformt durch eine Belastung beim Bremsen. Beschreibung der Ausführungsform

Figur 1 zeigt eine Eisenbahn-Scheibenbremse 1 mit einem Bremssattel 2, in dem beiderseits einer Bremsscheibe 3 Reibbremsbeläge 4 einhegen. Zu einer Brems- betätigung ist einer der beiden Reibbremsbeläge 4 hydraulisch mit einem in der

Zeichnung nicht sichtbaren Bremskolben gegen die Bremsscheibe 3 drückbar. Der Bremskolben ist quer zur Bremsscheibe 3 in einer Zylinderbohrung im Bremssattel 2 verschiebbar. Der Bremssattel 2 ist schwimmend gelagert, d.h. er ist quer zur Bremsscheibe 3 beweglich, so dass durch Andrücken des einen Reibbremsbelags 4 gegen die Bremsscheibe 3 der Bremssattel 2 quer zur

Bremsscheibe 3 bewegt wird und den anderen Reibbremsbelag gegen die andere Seite der Bremsscheibe 3 drückt. Die Bremsscheibe 3 wird dadurch gebremst.

Der Bremssattel 2 weist ein zylindrisches Lagerloch 5 auf, durch das ein er- findungsgemäßer Haltebolzen 6 gesteckt ist, auf dem der Bremssattel 2 schwenkbar gelagert ist. Das Lagerloch 5 ist verhältnismäßig lang, ungefähr doppelt so lang wie sein Durchmesser, um den Bremssattel 2 gegen Kippen um eine gedachte Achse radial zum Haltebolzen 6 abzustützen. Der Haltebolzen 6 ist in einer Bremsscheibenebene angeordnet. Durch die Schwenkbarkeit um den Haltebolzen 6 ist der Bremssattel 2 quer zur Bremsscheibe 3 beweglich, d.h. schwimmend gelagert.

Der Haltebolzen 6 ist einem Bremsenträger 7 befestigt, der ein C-förmiges Profil aufweist und dessen beide Schenkel 8 Durchgangslöcher aufweisen, in denen der Haltebolzen 6 mit einer Presspassung aufgenommen ist. Der Bremsenträger

7 ist an einem Drehgestell 9 eines im Übrigen nicht dargestellten Schienenfahrzeugs befestigt, beispielsweise angeschraubt.

Der Haltebolzen 6 ist rohrförmig, er weist einen Hohlraum 10 auf und ist an bei- den Enden geschlossen. Im Hohlraum 10 ist ein stab- oder streifenförmiger Halter 1 1 in Längsrichtung des Haltebolzens 6 verlaufend angeordnet. Ein Ende des Halters 1 1 ist an einem Ende des Hohlraums 10 im Haltebolzen 6 befestigt, dieses Ende bildet eine Befestigungsstelle 12 des Halters 1 1. Das andere Ende des Halters 1 1 ist frei, es trägt einen Permanentmagneten 13. An einem dem freien Ende des Halters 1 1 nahen Ende des Hohlraums 10 ist ein Magnetsensor 14 im

Haltebolzen 6 angeordnet, mit dem ein Magnetfeld des Permanentmagneten 13 messbar ist. Im Hohlraum 10 ist eine Stütze 15 angeordnet, die beispielsweise aus Kunststoff besteht. Ein Umfang der Stütze 15 entspricht einem Querschnitt des Hohlraums 10 des Haltebolzens 6. Die Stütze 15 weist ein Durchgangsloch auf, das kongruent zur einem Querschnitt des Halters 1 1 ist und vom Halter 1 1 durchgriffen wird. Die Stütze 15 ist in Längsrichtung des Haltebolzens 6 verschiebbar und stützt den Halter 1 1 zwischen der Befestigungsstelle 12 und dem freien Ende ab. Durch die Verschiebbarkeit der Stütze 15 ist eine freie Länge des Halters 1 1 einstellbar und dadurch an die Belastungen des Haltebolzens 6 anpassbar. Das freie Ende des Halters 1 1 , das den Permanentmagneten 13 trägt, bildet eine Messstelle 16.

Bei einer Bremsbetätigung wird der Haltebolzen 6 in seinem mittleren Bereich vom Bremssattel 2 quer zu seiner Längsrichtung belastet und von den Schenkeln 8 des Bremsenträgers 7 gegen die Belastung abgestützt. Dadurch wird der HaI- tebolzen 6 elastisch gebogen, wie es in Figur 2 übertrieben stark dargestellt ist.

Der Halter 1 1 wird im Hohlraum 10 des Haltebolzen 6 zwischen der Stütze 15 und seinem freien Ende nicht belastet, verformt sich also in diesem Bereich nicht. Dadurch bewegt sich das freie Ende des Halters 1 1 , das den Permanentmagneten 13 trägt und die Messstelle 16 bildet, im Hohlraum 10 quer zum Halte- bolzen 6. Ein Magnetfeld des Permanentmagneten 16 ändert sich, zumindest ändert es sich seine Lage im Hohlraum 10 des Haltebolzens 6. Mit dem Magnetsensor 14 ist die Änderung des Magnetfeldes und damit die Bewegung des Halters 1 1 im Haltebolzen 6 aufgrund der Biegung des Haltebolzens 6 bei Belastung messbar. Damit ist letzten Endes die Belastung des Haltebolzens 6 messbar, die einer Bremskraft entspricht, die die Scheibenbremse 1 auf die Bremsscheibe 3 ausübt. Durch Verschiebung der Stütze 15 lässt sich eine Messempfindlichkeit an die Belastung des Haltebolzens 6 anpassen. Anstelle eines magnetischen Feldes ist auch die Messung eines elektrischen- oder elektromagnetischen Feldes denkbar. Beispielsweise ist eine „Verstimmung" eines elektrischen Wechsel- feldes durch die Bewegung des Halters 13 im Hohlraum 10 bei einer Biegung des Haltebolzens 6 messbar.

Der Halter 1 1 weist zumindest näherungsweise den gleichen Temperaturausdehnungskoeffizienten wie der Haltebolzen 6 auf um eine Änderung der Lage der Permanentmagneten 13 in Bezug auf den Magnetsensor 14 durch Temperaturänderung zu vermeiden. Die Erfindung betrifft auch die Anordnung der Scheibenbremse 1 , d.h. die Befestigung der Scheibenbremse 1 bzw. ihres Bremssattels 2 mit dem erfindungsgemäßen Haltebolzen 6. Es sind auch andere Fahrzeugbremsen, bei- spielsweise Kraftfahrzeugbremsen, und andere Bremsen, beispielsweise Trommelbremsen, mit dem Haltebolzen 6 befestigbar um eine Bremskraft messen bzw. ermitteln zu können (nicht dargestellt). Der Haltebolzen 6 ermöglicht auch die Messung anderer Belastungen und Kräfte, seine Verwendung ist nicht auf Bremsen beschränkt.

Der Permanentmagnet 16 und der Magnetsensor 14 bilden eine Messeinrichtung 14, 16 zur Messung einer Bewegung des Halters 1 1 in Bezug auf den Haltebolzen 6 bei einer Biegung des Haltebolzens 6.