CH694692A5 - Walkrollenbremse. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Walkrollenbremse gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Am Radumfang wirkende Reibungsbremsen sind bekannt, seit es Fahrzeuge mit Rädern gibt, deren Lauf gebremst werden soll. In der Regel ist die Materialpaarung so gewählt, dass der Radkranz aus einem abriebfesten Material besteht und ein Bremsschuh einem gewissen Abrieb unterliegt, welcher durch die Reibung zwischen Radkranz und Bremsschuh entsteht. Nach einer gewissen Einsatzzeit ist der Abrieb am Bremsschuh gross und man ersetzt den Teil des Bremsschuhs, der direkt mit dem Radkranz in Kontakt kommt und dem Abrieb ausgesetzt ist. Diese Anordnung ist bekannt bei konventionellen Bremssystemen der Bahn. Nach Einführung von Rädern mit elastischen Radkränzen, wie sie zum Beispiel bei luftgefüllten Reifen anzutreffen sind, bietet eine Bremse mit direktem Kontakt zum elastischen Radkranz gewisse Probleme. Trotzdem fanden solche Bremsen z.B. bei Fahrrädern vor allem für Vorderradbremsen Anwendung und haben sich auch durchaus bewährt. Die Problematik dieser Bremsen liegt darin, dass bei lang dauerndem Bremsvorgang die Vorrichtung durch direkte Reibung sehr heiss wird. Ein anderer Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, dass Einflüsse von aussen wie z.B. nasse oder gar ölverschmierte Fahrbahn den Bremseffekt stark beeinflussen. Der Radkranz nimmt an seinem Umfang die Flüssigkeit vom Boden auf, welche dann für die Bremsvorrichtung wie ein Gleit- oder Schmiermittel wirkt Die Vorteile von direkten Bremsen auf den Radkranz liegen anderseits darin, dass die Betätigungsvorrichtung, also z.B. das Bremsgestänge relativ einfach aufgebaut werden kann. Alles was diese Bremse benötigt, ist eine Vorrichtung, die es ermöglicht, dass die Bremsvorrichtung am Umfang des Radkranzes mit Kraft in Richtung des Zentrums des Rades bewegt werden kann. Dabei muss diese Vorrichtung durch eine starke Halterung fixiert werden, mit welcher die Kräfte am Umfang des Rades während des Bremsvorganges durch direkte Reibung zwischen dem laufenden Rad und der Bremsvorrichtung entstehen, aufgefangen werden können. Ein grosser Nachteil solcher direkter am Radumfang wirkenden Reibungsbremsen liegt darin, dass bei kleiner Umfangsgeschwindigkeit des Rades plötzlich eine Blockade der Bremse erfolgen kann. Solche Blockaden werden erzeugt durch den Übergang vom Zustand der gleitenden Reibung zum Zustand der haftenden Reibung. Die Reibungskoeffizienten während des Gleitens und im Stillstand, in der Literatur kurz Gleitwert und Haftwert genannt, sind verschieden. Der Gleitwert ist immer kleiner als der Haftwert; d.h. die aufzubringende Kraft um einen Körper an einer schiefen Fläche aus dem Stillstand in Bewegung zu setzen, ist grösser als die Kraft, die notwendig ist, denselben Körper wenn er gleitet in Bewegung zu halten. Dieser Effekt wird unabhängig von der Materialpaarung beobachtet. Im Fall einer am Radumfang wirkenden Reibungsbremse hat dies zur Folge, dass der Übergang vom Zustand in dem gleitende Reibung vorliegt, auf den Zustand bei dem haftende Reibung gilt, als Blockade erfahren wird. Nach gleichmässigem Langsamwerden, steht das Rad oder das Fahrzeug dann plötzlich still. Extrem sind solche Effekte, wenn das Rad nicht rund ist. Die Reibungsbremse hängt dann am höchsten Punkt plötzlich ein und blockiert unverhofft. Gegen diesen Effekt hilft auch kein subtiles Bremsen von Hand. Bei der Eisenbahn spürt man zwar den Ruck, er ist aber einigermassen erträglich, weil die Materialpaarung Gusseisen für die Bremsschuhe und Stahl für den Radkranz nahe beieinander liegende Gleit- und Haftwerte aufweisen und der Rundlauf von Stahlrädern sehr gut ist. Nimmt man nun beim Fahrrad die Materialpaarung Gummi und hat erst noch einen vollelastischen Reifen am Rad und einen Vollgummiblock an der Umfangsbremse, so kann der Übergang vom Gleit- zum Haftwert dermassen gross sein, dass ein Sturz die Folge ist. Die Gefahr nimmt zu, je kleiner der Durchmesser des mit einer Umfangsbremse gebremsten Rades ist. Auch bei den hochentwickelten Autobremsen stellt man fest, dass der Haftwert der Bremsbacken/Bremsscheiben-Paarung höher ist, als der Gleitwert zwischen den Reifen und dem Asphalt. Das Fahrzeug ist aber nur lenkbar, wenn zwischen Reifen und der Fahrbahn die haftende Reibung auftritt. Man behilft sich deshalb bei Autos mit dem aufwändigen Anti-Blockierungs-System ABS, welches diesen unerwünschten Effekt elektronisch korrigiert. Damit kann man durch intermittierendes Bremsen immer wieder vom Übergangseffekt Haftwert zum Gleitwert am Umfang der Räder profitieren und das Fahrzeug bleibt steuerbar. Die vorliegende Erfindung stellt sich nunmehr die Aufgabe eine am Radumfang wirkende Reibungsbremse der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass die Vorteile der direkten Radbremse beibehalten werden können, deren oben geschilderte Nachteile gemindert werden und eine feine, ruckfreie Verzögerung erreicht werden kann, die wie ein Anti-Blockier-System wirkt. Diese Aufgabe löst eine Walkrollenbremse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere erfindungsgemässe Merkmale gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor und deren Vorteile sind in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 Darstellung einer Walkrollenbremse Fig. 2 Darstellung einer Walkrollenbremse im Eingriff Fig. 3 Walkrollenbremse mit direktem Krafthebel Fig. 4 Walkrollenbremse mit einarmigem Hebel Fig. 5 Walkrollenbremse mit zweiarmigem Hebel Die Figuren stellen bevorzugte Ausführungsbeispiele dar, welche mit der nachfolgenden Beschreibung erläutert werden. Grundsätzlich wird in der erfindungsgemässen Walkrollenbremse 1 der in einer traditionell am Radumfang wirkenden Reibungsbremse vorwendete Bremsklotz durch eine drehbar gelagerte Walkrolle 4 ersetzt. Die Bremsung erfolgt nicht mehr aufgrund von Reibung am Umfang des Reifens 6 sonder aufgrund von Walkung am Umfang des Reifens 6. Eine Walkrollenbremse 1 besteht wie in Fig. 1 und 2 gezeigt aus einem Rad 5 mit einem Reifen 6 und einer Walkrolle 4. Die Walkrolle 4 ist auf einer Achse 10 drehbar gelagert. Das Rad 5 ist auf einer Achse 11 drehbar gelagert. Die beiden Achsen 10 und 11 sind parallel angeordnet und die Achse 10 der Walkrolle 4 kann radial gegen die Achse 11 des Rades 5 bewegt werden. Im ungebremsten Zustand ist zwischen der Walkrolle 4 und dem Reifen 6 eine Distanz x von z.B. 0 mm bis 2 mm. Reifen 6 und Walkrolle 4 sind berührungslos. Bei Reifen 6 die nicht rund laufen, berührt allenfalls die drehbar gelagerte Walkrolle 4 die höchste Stelle beim vorbeigehen. Man wird dies nach Möglichkeit aber vermeiden. Wird die Achse 10 der Walkrolle 4 radial gegen die Achse 11 des Rades 5 bewegt, verringert sich der Abstand x zwischen Walkrolle 4 und Reifen 6. Nun ist aber erfindungsgemäss vorgesehen, dass sich die Achsen 10 und 11 noch mehr nähern können. Dies kann nur dadurch erreicht werden, dass der Reifen 6 verformt wird. Fig. 2 zeigt, wie der Reifen 6 verformt wird und dabei eine Walkverformung z.B. mit einer Tiefe y entsteht. Die Tiefe y vom Aussendurchmesser des Reifens 6 - im durch die Walkrolle 4 unberührten, also originalen Zustand gemessen bis zum maximalen Eindringen der Walkrolle 4 während des Bremsvorganges variieren. Je nach -Bedarf an Bremsverzögerung wird die Walkver-formungs-tiefe y eingestellt. Wenn wenig Bremswiderstand erforderlich ist wird sie klein, bei starkem Bremsen wird die Walkrolle 4 weiter in den Reifen 6 eindringen müssen, um einen grossen Bremseffekt zu erreichen. Der Verstellbereich der Achsdistanz a zwischen den beiden Achsen 10 und 11 wird den Materialien des Reifens 6 und der Walkrolle 4 angepasst und wird der Steifigkeit und Breite des Reifens angepasst. Ist der Reifen 6 ein luftgefüllter Ballonreifen, wird die Eindringtiefe grösser sein als bei harten Vollgummireifen. Der Verstellbereich der Achsdistanz a und damit der Weg über den die Kraft P aufgebracht werden muss, wird deshalb von Fall zu Fall so gewählt, dass eine optimale Verzögerung des zu bremsenden Objektes erzielt wird, und über den ganzen Verstellbereich bleiben die beiden Achsen 10 und 11 dabei immer absolut parallel zueinander. Die Lagerung der Walkrolle 4 und die Materialpaarung Walkrolle 4 und Achse 10 sind von entscheidender Bedeutung für das Funktionieren der Walkrollenbremse. Für wirschaftlich günstige Ausführungen wird man die Walkrolle 4 auf der Achse 11 mit einem Gleitlager versehen. Für höhere Ansprüche wird man ein Wälzlager wählen, welches den hohen Kräften, die durch Einwirkung der Kraft P entstehen, genügen und wenig innere Reibung aufweisen. Die Bremswirkung entsteht nur durch die Walkverformung y des Reifens 6. In der Literatur über Autoreifen und allgemein über Luftreifen ist ausführlich beschrieben, welche Arbeit eine solche Walkung verursacht. Durch die Energie dieser Arbeit entsteht Wärme. Man stellt dieses Phänomen fest, wenn man mit einem Autoreifen fährt, dessen Füllung mit zuwenig Luftdruck erfolgte. Die entstehende Wärme führt vielfach zur unfreiwilligen Zerstörung des Reifens. Ein Plattfuss ist die Folge und der Reifen kann nicht mehr gebraucht werden. In der erfindungsgemässen Ausführung kann die entstehende Wärme über den Reifen 6 auf den Boden abgegeben werden. Bedingung dafür ist, dass nicht zuviel Wärme entsteht. Daraus folgt, dass die Bremse vornehmlich für sich langsam bewegende Fahrzeuge mit niedrigen Geschwindigkeiten am Radumfang geeignet ist. In diesem Rahmen findet man mit der erfindungsgemässen Walkrollenbremse 1 aber einen Weg, langsam, fein und subtil bremsen zu können. Flächen, die aufeinander reiben, gibt es nur zwischen der Achse 10 und der Walkrolle 4. Diese Reibung wird noch verringert, wenn anstelle eines Gleitlagers ein Wälzlager Verwendung findet. Versuche mit Gleitlagern haben gezeigt, dass die Bremswirkung sanft ist und auch bei kleinen Umfangsgeschwindigkeiten des Reifens 6 bis zum Stillstand des Rades 5 kein merkliches, ruckartiges Blockieren des Rades 5 erfolgt. Die Walkrollenbremse 1 wirkt dadurch wie eine Bremse mit Anti-Blockier-System. Diese Wirkung ist vor allem für zweirädrige Fahrzeuge, deren Vorderrad gebremst werden soll, von grossem Vorteil. Die Walkrolle 4 muss mit einer gewissen Kraft P auf den Reifen 6 gedrückt werden, um die oben beschriebene Wirkung zu erreichen. Diese Kraft P wird über eine Vorrichtung auf die Walkrolle 4 gebracht. Sie kann traditionell - wie bei am Reifenumfang wirkenden Radbremsen von Fahrrädern noch heute oft angewendet - mit einem geführten Gestänge über den Hebel 3 und die Achse 10 direkt auf die Walkrolle 4 einwirken, wobei der Hebel 3, nahe der Walkrolle 4 von einer Führung 8 gehalten wird. Dieser Hebel 3 kann auch wie in Fig. 4 gezeigt an einer Haltevorrichtung 9 in Punkt b drehbar gelagert und gehalten sein. Die Kraft P wirkt dann von der Seite auf den Hebel 3'. Die Kraft P kann je nach konstruktiven Wünschen an einer beliebigen Stelle zwischen Drehpunkt b und Achse 10 angreifen. Eine solche Ausführung bietet Vorteile, wenn die Walkrolle 4 z.B. der Umfangsgeschwindigkeit v des Rades 5 angepasst mit verschiedener Kraft auf den Reifen 6 gedrückt werden soll. Bei wenig Geschwindigkeit erfordert die aufzubringende Walkarbeit weniger Kraft Q, als bei hoher Umfangsgeschwindigkeit des Rades 5. Für das Prinzip des in dieser beispielhaften -Anordnung des einarmigen Hebels 3' gilt die Formel: Q <= P (Q ist kleiner oder gleich P). Die Kraft Q kann also im Maximum gleichgross wie die Kraft P sein. Eine weitere Möglichkeit der Anordnung zeigt Fig. 5. Die statischen Eigenschaften des zweiarmigen Hebels werden dabei genutzt. In einer Befestigung 20 wird der Hebel 3'' drehbar gelagert. Am einen Ende des Hebels 3'' ist ein Krafthebel 7 mit dem Hebel 3'' in Punkt b drehbar verbunden. Am andern Ende des Hebels 3'' ist die Achse 10 befestigt. Auf der Achse 10 ist die Walkrolle 4, drehbar gelagert. Konstruktiv wird bei dieser Anordnung festgelegt, welche Kraft P' aufgewendet werden muss, um die Walkrolle 4 mit einer Kraft Q' in den Reifen 6 drücken zu können. Dabei gilt die Formel Kraft P' x Anteil n = Kraft Q' x Anteil m. Die Kraft P kann erfindungsgemäss direkt (Fig. 3) oder über einen einarmigen Hebel 3' (Fig. 4) oder über einen zweiarmigen Hebel 3'' (Fig. 5) eingebracht werden. In jedem Fall wird die Kraft P über ein in den Zeichnungen nicht dargestellte Hebelsystem auf die Hebel 3, 3' und 3'' gebracht. Solche Systeme mit Gestängen oder Bowdenzügen sind hinreichend bekannt und müssen deshalb hier nicht beschrieben werden.
Claims (8)
1. Walkrollenbremse eines Rades (5) mit einem Reifen (6), dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Reifens (6) eine Walkrolle (4) einwirkt, welche auf einer Achse (10) drehbar gelagert ist, wobei die Achse (11) des Rades (5) und die Achse (10) der Walkrolle (4) parallel angeordnet sind, wobei der Achsabstand (a) der beiden Achsen (10, 11) von Walkrolle (4) und Rad (5) verstellbar ist, so dass der Achsabstand (a) zwischen den Achsen (10, 11) veränderbar ist, wobei das Spiel (x) zwischen Reifen (6) und Walkrolle (4) Berührungslosigkeit ermöglicht und eine Walkverformung (y) je nach gewünschtem Bremseffekt ändert, wobei die Achsen (10, 11) zueinander immer parallel bleiben und nur der Abstand (a) sich ändert.
2. Walkrollenbremse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Walkrolle (4) auf der Achse (10) durch ein Gleitlager erfolgt.
3.
Walkrollenbremse nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Walkrolle (4) auf der Achse (10) durch ein Wälzlager erfolgt.
4. Walkrollenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Walkrolle (4) über einen mit der Achse (10) der Walkrolle (4) fest verbundenen Hebel (3, 3' 3'') mit einer Kraft (P) gegen den Reifen (6) pressbar wird.
5. Walkrollenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei kleinstem Achsabstand (a) zwischen den Achsen (10, 11) durch die Walkrolle (4) im Reifen (6) eine Walkverformung (y) entsteht.
6. Walkrollenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (P) in Richtung der Längsachse des Hebels (3) ansetzt, wobei der Hebel (3) mit der Achse (10) der Walkrolle (4) fest verbunden ist.
7.
Walkrollenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraft (P) an einem beliebigen Punkt des Hebels (3') zwischen Lagerung (b) und Achse (10) der Walkrolle angreift, wobei der Hebel (3') als einarmiger Hebel an einer Halterung (9) im Punkt (b) befestigt und drehbar gelagert ist, und am andern Ende der Hebel (3') mit der Achse (10) fest verbunden und die Walkrolle (4) auf der Achse (10) der Walkrolle drehbar gelagert ist.
8.
Walkrollenbremse nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (3'') als zweiarmige Wippe ausgebildet ist, welche etwa mittig einen Drehpunkt (c) aufweist, wobei die Kraft (P) am einen Ende des Hebels (3'') über den Krafthebel (7) in einem Drehpunkt (b) angreift, und am andern Ende des Hebels {3'') die drehbar gelagerte Walkrolle (4) besfestigt ist, so dass die Kraft (P) über den Hebel (3'') auf die Walkrolle (4) übertragbar ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH7672000A CH694692A5 (de) | 2000-04-18 | 2000-04-18 | Walkrollenbremse. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH7672000A CH694692A5 (de) | 2000-04-18 | 2000-04-18 | Walkrollenbremse. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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CH694692A5 true CH694692A5 (de) | 2005-06-15 |
Family
ID=34558417
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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CH7672000A CH694692A5 (de) | 2000-04-18 | 2000-04-18 | Walkrollenbremse. |
Country Status (1)
Country | Link |
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CH (1) | CH694692A5 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114179759A (zh) * | 2021-12-16 | 2022-03-15 | 成都壹为新能源汽车有限公司 | 一种汽车缓速行车装置及具有该汽车缓速行车装置的车辆 |
DE102016114294B4 (de) | 2016-08-02 | 2022-06-02 | Mario Schütt | Bremsvorrichtung, insbesondere für zwei- oder dreirädige Fahrzeuge |
-
2000
- 2000-04-18 CH CH7672000A patent/CH694692A5/de not_active IP Right Cessation
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PL | Patent ceased |