CS217828B1

CS217828B1 - Mechanical brake with variable power transmission

Info

Publication number: CS217828B1
Application number: CS876880A
Authority: CS
Inventors: Petr Holec; Borivoj Lehky
Original assignee: Petr Holec; Borivoj Lehky
Priority date: 1980-12-12
Filing date: 1980-12-12
Publication date: 1983-01-28

Abstract

Vynález se týká mechanické brzdy s vratnou pružinou. Dosud používané brzdy s vratnou pružinou mají nevýhodnou nelineární silovou charakteristiku, při níž jen část brzdicí síly je využívána k aktivnímu brzdění, přičemž reaktivní složka má maximum v oblasti aktivního brzděni. Silové převodníky (mechanické, hydraulické) mají lineární převod a tento nedostatek neodstraňuji. Výhodou mechanické brzdy s proměnným silovým převodem je kompenzace nebo překom- penzace uvedené nelinearity nelinearitou silového převodu, která má opačný charakter, než nelinearita brzdy. Nelineárního převodu síly je dosaženo pákovým převodem s délkou jednoho ramene, závislou na poloze brzdné páky. Funkce převodu je zřejmá z přiloženého výkresu. Použití mechanické brzdy s proměnným silovým převodem umožňuje snížit požadovanou sílu potřebnou k zablokováni kol, anebo snížit dálku či výchylku brzdné páky, anebo obojí.The invention relates to a mechanical spring return brake. Reversible spring brakes used so far have a disadvantageous non-linear force characteristic in which only a portion of the braking force is used for active braking, the reactive component having a maximum in the active braking area. Power converters (mechanical, hydraulic) have a linear transmission and do not remove this deficiency. The advantage of a mechanical brake with variable power transmission is the compensation or over-compensation of the non-linearity of the non-linearity of the power transmission, which has the opposite character than the non-linearity of the brake. The non-linear force transmission is achieved by a single-arm lever transmission dependent on the position of the brake lever. The conversion function is shown in the attached drawing. The use of a mechanical brake with variable power transmission makes it possible to reduce the required force required to lock the wheels or to reduce the distance or deflection of the brake lever or both.

Description

Vynález se týká mechanické brzdy s proměnným silovým převodem, jejíž silový převod mé nelineární charakteristiku opačného průběhu, než je charakteristika brzdového systému. Pojmem charakteristika brzdového systému je míněné závislost posunu brzdového elementu na brzdicí síle.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a mechanical brake having a variable power transmission, the power transmission of which has a non-linear characteristic of the opposite course to that of the braking system. The term brake system characteristic is intended to mean the dependence of the displacement of the brake element on the braking force.

Dosud známé konstrukce mechanické brzdy, užívané např. v automobilech, mají nevýhodnou charakteristiku brzdového systému. Brzdicí síla, tj. sila vyvozovaná rukou Si nohou na brzdnou páku ěi pedál, se rozkládá do dvou složek o srovnatelné velikosti. První z nich překonává tuhost vratné pružiny a na vlastním brzdění se nepodílí. Druhá složka představuje vlastní brzdnou sílu, kterou jsou k sobě přitlačovány třecí plochy brzdy. Zatímco první složka roste lineárně od okamžiku seělápnutí brzdy, druhá začíná působit až po překonání mrtvého chodu brzdy. Obě složky vykazují své maxima ve shodném bodě, v němž dochází k zablokování kol. V důsledku skládání obou složek o rozdílné strmosti vzniká výrazně nelineární závislost vlastní brzdné síly, která je úměrná posunu brzdového elementu, na brzdicí síle.Previously known mechanical brake designs, used for example in automobiles, have disadvantageous characteristics of the brake system. The braking force, i.e. the force exerted by the hand on the brake lever or the pedal, is divided into two components of comparable size. The first one overcomes the stiffness of the return spring and does not participate in the braking itself. The second component represents the actual braking force by which the friction surfaces of the brake are pressed together. While the first component grows linearly from the moment the brake is applied, the second starts to act only after the brake has been overcome. Both components show their maximums at the same point at which the wheels lock. Due to the combination of the two components of different steepness, a substantially non-linear dependence of the braking force itself, which is proportional to the displacement of the brake element, results in a braking force.

Přenos síly mezi zdrojem síly (rukou, nohou) a brzdným systémem je zprostředkován obvykle pákovým a hydraulickým mechanismem. V dosud používaných řešeních se jejich pomocí mění lineárně silové poměry. Konkrétní technické řešení pak představuje kompromis mezi požadovanou silou brzděni, udávanou jako síla potřebná k zablokování kol, a délkou dráhy, po níž brzdicí síla působí. Požadavek na snížení brzdicí síly při omezených prostorových možnostech vedl ke konstrukci posilovače brzd. Ten je však výrobně složitý a nákladný, a navíc potřebuje ke své funkci zdroj energie (motor), a to vylučuje použití brzdy v některých případech, jako je brzdění při parkování, brzdění při jízdě s kopce při poruše motoru apod.The power transmission between the power source (hand, foot) and the braking system is usually mediated by lever and hydraulic mechanisms. In the solutions used so far, they change linearly the force ratios. A particular technical solution then represents a compromise between the desired braking force, referred to as the force required to lock the wheels, and the length of the path over which the braking force is applied. The requirement to reduce the braking force with limited space has led to the design of the brake booster. However, it is complex and expensive to manufacture, and in addition needs a power source (engine) to function, and this excludes the use of the brake in some cases, such as parking braking, downhill braking in the event of engine failure, etc.

Jiným způsobem řeší tento problém patent NSR č. 944 351 (Peieeler, 14. 6. 1956). Návrh vychází z využití předpjaté pružiny jako zdroje síly. V nulové poloze brzdového pedálu prochází osa pružiny osou čepu, kolem něhož se otáčí páka působící na píst brzdového válce, takže při nulovém rameni je její příspěvek k brzdnému momentu rovněž nulový. Sešlápnutím pedálu ae vychýlí osa pružiny, takže brzdný moment narůstá úměrně výchylce pedálu. Pokud je známo, tohoto řešení se v sériové výrobě automobilů nepoužívá. Pravděpodobné důvody jsou: značná složitost systému, poruchovost a únava pružiny, vyvozující brzdnou sílu a nezbytnost individuálního nastavení systému s ohledem na rozptyl a časovou změnu vlastností pružin.Another way of solving this problem is German Patent No. 944,351 (Peieeler, June 14, 1956). The design is based on the use of prestressed spring as a source of force. In the zero position of the brake pedal, the spring axis extends through the axis of the pin around which the lever acting on the brake cylinder piston rotates, so that in the zero arm its contribution to the braking torque is also zero. Depressing the pedal ae deflects the spring axis so that the braking torque increases in proportion to the pedal deflection. As far as is known, this solution is not used in mass production of cars. Probable reasons are: considerable complexity of the system, failure and fatigue of the spring, imparting braking force and the necessity of individual adjustment of the system with respect to the dispersion and temporal variation of the spring properties.

Všechny tyto nevýhody odstraňuje mechanická brzda podle tohoto vynálezu. Jejím principem je nelineární proměnný silový převod, který svou nelinearitou kompenzuje či překompenzuje nelinearitu brzdového systému. Realizace takového převodu je možná např. pomocí pákového převodu s proměnnou délkou ramene. Použitím zmíněné mechanické brzdy lze výrazně zmenšit sílu potřebnou k zablokování kol, nebo délku dráhy, na níž působí brzdicí síla (tzn. délku brzdné páky nebo její výchylku), nebo obojí. Ve srovnání s klasickým uspořádáním brzdy obsahuje brzda podle vynálezu jen několik výrobně velmi jednoduchých součástí, přičemž vlastnosti brzdy závisí jen na geometrických rozměrech součástí a v čase nemění své vlastnosti.All of these disadvantages are overcome by the mechanical brake according to the invention. Its principle is a non-linear variable power transmission that compensates or overcompensates the non-linearity of the braking system by its non-linearity. Such a transmission is possible, for example, by means of a lever transmission with a variable arm length. By using said mechanical brake, the force required to lock the wheels or the length of the path on which the braking force is applied (i.e. the length of the brake lever or its deflection), or both, can be greatly reduced. Compared to a conventional brake arrangement, the brake according to the invention contains only a few very simple parts to be manufactured, the properties of the brake being dependent only on the geometrical dimensions of the components and do not change their properties over time.

Na výkresu je v nárysu naznačeno jedno z možných uspořádání pákového převodu s proměnnou délkou ramene.In the drawing, one of the possible arrangements of the lever transmission with a variable arm length is shown in a front elevation.

Brzdná páka £, otočná kolem čepu 2 brzdné páky, tlačí prostřednictvím opěrného kola 5, otočně upevněného na páce £, na kulisu 2, otočnou kolem čepu £ kulisy. Kulisa £ přenáší sílu na brzdový člen 6 prostřednictvím opěrného kolečka £. Rameno s proměnnou délkou je vymezeno bodem dotyku kulisy £ s opěrným kolem £ ® osou otáčení kulisy, tedy středem čepu £ kulisy.The brake lever 6, rotatable around the brake lever pin 2, presses the support 2, rotatably mounted on the lever 6, rotatably mounted on the lever 2, rotatable around the lever pin 6. The slide 6 transmits the force to the brake member 6 via the support wheel 6. The arm of variable length is defined by the point of contact of the gate 6 with the support wheel 8 ® of the axis of rotation of the gate, that is to say the center of the pin 6 of the gate.

Z obrázku je zřejmé, že nebudou-li osy otáčeni brzdné páky £ a kulisy £ shodné, jinými slovy, bude-li čep 2 brzdné páky vzdálen od čepu £ kulisy o vzdálenost d>0, bude se při pohybu brzdné páky £ ve směru Šipky délka proměnného ramene zkracovat. V oblasti aktivního brzdění (tj. v oblasti předcházející bezprostředně zablokování kol) umožňuje toto zkrácení ramene snížení brzdicí síly. Zanedbáme-li rozměry obou opěrných kol £ a £, můžeme pro převod síly psát přibližný vztah _ a . g _ a - d . cosp kde délka brzdné péky 2 a vzdálenost středu opěrného kola 2 od ěepu 2 brzdné péky g vzdálenost opěrného kolečka 2 od čepu 4 kulisy d vzdálenost čepu 4 kulisy od čepu £ brzdné péky β úhel sevřený osou brzdné páky 2 a spojnicí čepů 2 a 4» který se při pohybu brzdné péky 2 mění.It can be seen from the figure that if the axes of rotation of the brake lever £ and the sliding plate nebudou are not identical, in other words, if the brake lever pin 2 is at a distance d > shorten the length of the variable arm. In the area of active braking (i.e. in the area preceding the wheel lock immediately), this shortening of the arm allows a reduction in the braking force. If we neglect the dimensions of the two support wheels £ and £, we can write the approximate relation _a for the power transmission. g _ a - d. cosp where the length of the brake lever 2 and the distance of the center of the support wheel 2 from the pivot 2 brake shoes g the distance of the support wheel 2 from the pin 4 of the link d which changes when the brake lever 2 is moved.

Navrženou úpravu brzdy dle vynálezu lze s výhodou využít tam, kde je omezená brzdicí síla a operační prostor (tj. délka brzdné páky), a dále tam, kde nelze nebo není výhodné vázat činnost brzdy na součinnost dalšího zdroje energie. Typickou oblastí využití je automobilový průmysl.The proposed modification of the brake according to the invention can be advantageously used where the braking force and the operating space (i.e. the length of the brake lever) are limited and where it is not possible or advantageous to bind the operation of the brake to the interaction of another energy source. The automotive industry is a typical field of application.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Mechanical variable speed transmission brake comprising a brake lever rotatable around a brake lever pin and a brake member, characterized in that a link (3) rotatable about the pin is inserted between the brake lever (1) and the brake member (6). (4) sliders (3) contacting the brake member (6) via the support wheel (7) and the brake shoes (1) via the support wheel (5).

2. Mechanical variable power transmission brake according to claim 1, characterized in that the pin (2) of the brake lever (1) and the pin (4) of the link (3) are offset by a distance (d).

1 sheet of drawings