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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bremsbacke für eine Trommelbremse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Trommelbremse mit einer Bremsbacke, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2 sowie eine Bremsanlage für Fahrzeuge mit einer Trommelbremse und einer darin angeordneten Bremsbacke entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
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Zur Betätigung der bekannten Trommelbremse sind hohe Bremskräfte erforderlich, mit denen die Bremsbacken gegen die innere Mantelfläche einer Bremstrommel gedrückt werden. Zur Verringerung dieser notwendigen Bremskraft ist es bekannt, mehrteilige, durch Gelenke miteinander verbundene Bremsbacken zu verwenden. Dabei ist die Bremsbacke schwenkbar an einem Bremsbackenträger befestigt, der als Stützzapfen an einer gegenüber der Bremstrommel verdrehsicheren Trägerscheibe gehalten ist.
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Solche Bremskonstruktionen sind aus der
US 2 122 296 und der
US 2 347 599 bekannt. Eine Bremsbacke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist in der
GB 327 770 A gezeigt und beschrieben. Die daraus bekannte Bremsbacke stützt sich einerseits an einem Drehzapfen und andererseits an einem Spreizzapfen ab. An der Bremsbacke befestigte Federn lösen als Rückholelemente die Bremsbacke von der Bremstrommel bei Nichtbetätigung.
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Auch aus der
GB 242853 A und der
GB 261439 A sind Trommelbremsen mit mehrteiligen, durch Gelenke miteinander verbundenen Bremsbacken bekannt. Bei der
GB 242853 A ist jeweils eine von zwei miteinander verbundenen Bremsbacken mit einem Langloch versehen, in das ein an einem auseinander spreizbaren Bremsbackenträger befestigter Stift eingreift, um eine durch die Abmessungen des Langlochs begrenzte Auslenkung beider miteinander verbundenen Bremsbacken in Umfangsrichtung des Bremsbelags zu ermöglichen.
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Aus der
FR 2536483 A1 ist jeweils eine Bremsbacke bekannt, die mit einem Langloch versehen ist, in das ein an einem auseinander spreizbaren Bremsbackenträger befestigter Stift eingreift, um eine durch die Abmessungen des Langlochs begrenzte Auslenkung in Umfangsrichtung des Bremsbelags zu ermöglichen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremsbacke bzw. eine Trommelbremse bzw. eine Bremsanlage der jeweils gattungsgemäßen Art so weiter zu entwickeln, dass zur Betätigung geringere Bremskräfte erforderlich sind.
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Diese Aufgabe wird durch eine Bremsbacke mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Trommelbremse mit den Merkmalen des Anspruchs 2 bzw. eine Bremsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
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Das Wesen der Erfindung liegt darin, dass auf dem dem Bremsbackenträger abgewandten in einem Teilbereich des Bremsbelages eine Hilfsträgersohle angeordnet ist, die entlang einem Kreisbogen auf dem Bremsbelag beweglich geführt ist. Dadurch wird erreicht, dass mit einer kleinen Bremskraft ein großes Bremsmoment erzeugt werden kann.
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Durch die Erfindung besteht nun die Möglichkeit, elektronisch gesteuerte Elektromotoren einzusetzen, anstatt pneumatische oder hydraulische Servosysteme wie bisher, die temperaturempfindlich sind.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Trommelbremse gemäß dem Anspruch 2 ist das Rückführorgan, das an der Hilfssohle angreift und mit der die Hilfssohle in Richtung der Betätigungseinrichtung bewegbar ist, als ein an der Bremsbelagträgersohle befestigter hydraulischer Arbeitszylinder ausgebildet, dessen Kolben mit einer einen Anschlag bildenden Endseite der Hilfssohle zusammenwirkt.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist vorgesehen, dass das Rückführorgan einen Hebel, vorzugsweise einen zweiarmigen Hebel aufweist, der einerseits mit der endseitigen Stirnfläche der Hilfssohle und andererseits mit einem Betätigungselement in Verbindung steht, bei dessen Betätigung die Hilfssohle in Richtung der Betätigungseinrichtung für eine Bremsung bewegbar ist. Der Hebel ist auf einem Stützteil, das an der Trägerscheibe befestigt ist nach Art einer Wippe gelagert, wobei das Stützteil vorzugsweise durch einen zylinderförmigen Zapfen gebildet ist.
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Das Rückführorgan kann nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung mit einer Exzenterscheibe versehen sein, die über einen drehenden Antrieb bewegbar ist und die sich an einem Ende des zweiarmigen Hebels abstützt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung sieht vor, dass das Rückführorgan als ein mit einem Druckmittel betreibbarer Hauptzylinder ausgebildet ist, dessen Kolben mit dem einen Hebelarm des zweiarmigen Hebels in Kraft und Bewegung übertragender Verbindung steht.
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Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Bremsanlage gemäß dem Anspruch 7 ist das Rückführorgan elektrisch angetrieben und elektrisch und/oder elektronisch gesteuert, wobei das Rückführorgan an eine Steuerung- und/oder Betätigungseinrichtung angeschlossen ist. Die die Bremskraft aufbringende Betätigungseinrichtung ist beispielsweise hydraulisch an einen ersten Ausgang angeschlossen, während das hydraulisch betätigbare Rückführorgan mit einem zweiten Ausgang verbunden ist.
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Für eine optimale Betätigung der erfindungsgemäßen Bremsanlage, das heißt, zur Erzielung eines großen Bremsmomentes bei kleiner Bremskraft, muss der Bremsbelag der Hilfssohle bzw. der Bremsbacke in die Nähe einer selbsthemmenden Position gebracht werden. Die die Bedingungen zur Selbsthemmung werden durch folgende Gleichung ausgedrückt, unter Bezugnahme auf die 1: a(sinα0 – γ·cosα0) – γr = 0, wobei
- α
- – der Abstand zwischen der Bremstrommelmittelachse und der Anlenkung der Bremsbacke am Bremsbackenträger ist,
- γ
- – der Reibungskoeffizient zwischen dem Bremsbelag und der Trommelreibfläche,
- r
- – der Radius der Reibfläche der Trommel,
- α0
- – der Winkel zwischen der durch den Abstand a definierten Geraden und der Verlängerung, bezogen auf die Mittelachse der Trommel, der der Betätigungseinrichtung zugewandten Endseite des Bremsbelages.
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Der Bremsbelag der verschiebbaren Hilfssohle ist nahe einer Selbsthemmung positioniert, da die durch das Rückführorgan auf die Hilfssohle ausgeübte Kraft im Gleichgewicht steht mit der auf den Bremsbelag einwirkenden Kraft.
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Die Ausführungsbeispiele der Erfindungen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine Bremsbacke in einer Seitenansicht
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2 einen Teil der Bremsbacke im Querschnitt
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3 ein Ausführungsbeispiel der Trommelbremse in einer Seitenansicht
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4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Trommelbremse in einer Seitenansicht
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5 ein Ausführungsbeispiel der Bremsanlage in einer Seitenansicht
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6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Bremsanlage in einer Seitenansicht
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In der 1 ist ein Ausführungsbeispiel entsprechend dem Anspruch 1 dargestellt.
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Die Bremsbacke 1 ist mit einer Bremsbelagträgersohle 4 versehen, die eine Stützfläche 3 aufweist, an der ein Bremsbelag 2 befestigt ist.
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Die Bremsbelagträgersohle 4 ist beispielsweise durch Verschweißen mit einem Steg 5 verbunden, dessen eines Ende 6 über einen Schwenkzapfen 7 mit einer ortsfesten Trägerscheibe 30 (3) schwenkbar verbunden ist.
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Das andere Ende 8 der Bremsbacke 1 steht über einen angeformten Vorsprung 9 mit einer in der 1 nicht gezeigten Betätigungseinrichtung in Wirkverbindung, über die Bremskraft auf die Bremsbacke 1 aufbringbar ist.
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Erfindungsgemäß ist in einem Teilbereich der Bremsbacke 1 eine Stützbahn 11 vorgesehen mit einer kreisbogenförmigen Stützbahnfläche 12, auf der eine einen Bremsbelag 2 tragende Hilfssohle 16 verschiebbar geführt ist.
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Beidseitig weist die Hilfssohle 16 Anschlagflächen 19 auf, die je nach Verschwenkung der Hilfssohle 16 an Anschlägen 20 anliegen, die als Stufen ausgebildet an der Bremsbacke 1 angeordnet sind, so dass der Verschiebeweg der Hilfssohle 16 beidseitig begrenzt ist.
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Der der Hilfssohle 16 benachbarte Bereich der Bremsbacke 1 weist einen Bremsbelagabschnitt 10 auf. Die Bogenlänge des Steges 5 beträgt etwa 150°.
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An den beiden Seiten 13 des Steges 5 sind in der entsprechenden Bogenlänge Seitenführungsflächen 14 ausgebildet, die an den Seitenflächen 18 einer Führungsnut 15 der Hilfssohle 16 anliegen (2).
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Der Boden 17 der U-förmigen Führungsnut 15 entspricht in seiner Krümmung der Kreisbogenform des Steges 5, an dessen Kante sich der Boden 17 abstützt.
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In Nichtgebrauchsstellung der Bremsbacke 1 wird die Hilfssohle 16 durch eine Spannfeder 22 mit ihrer dem Ende 8 zugewandten Anschlagfläche 19 gegen den Anschlag 20 gedrückt. Die Spannfeder 22 ist als Schenkelfeder ausgebildet, wobei ein erster Schenkel 23 in eine Bohrung 25 des Steges 5 eingesteckt ist, während der andere Schenkel 24 in einer Nut 26 der Anschlagfläche 19 der Hilfssohle 16 einliegt.
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Die Federkonstante der Spannfeder 22 ist so gewählt, dass die Hilfssohle 16 bei einer Bremsung unter Zusammendrückung der Spannfeder 22 auf dem Stege 5 verschoben wird.
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In dem Steg 5 ist ein Durchgangsloch 27 vorgesehen, in das als Rückholelement eine nicht dargestellte Zugfeder eingehängt werden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel einer Trommelbremse gemäß dem Anspruch 2 ist in der 3 dargestellt.
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Diese Trommelbremse, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 28 versehen ist, ist pneumatisch betätigbar. Innerhalb einer Trommel 29 ist eine demgegenüber verdrehsichere Trägerscheibe 30 angeordnet, an der der Bremsbackenträger 31 befestigt ist, der den Schwenkzapfen 7 aufweist, an dem die Bremsbacke 1 angelenkt ist.
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Anstelle der in der 1 gezeigten Spannfeder 22 ist ein Rückführorgan 32 an der Trägerscheibe 30 befestigt, mit dem die Hilfssohle 36 in Richtung einer Betätigungseinrichtung 33 drückbar ist.
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Diese Betätigungseinrichtung 33 weist einen schwenkbaren Bremsnocken 35 auf, an dessen Mantelfläche 34 der Vorsprung 9 anliegt. In einer Bohrung 37 der Trägerscheibe 30 ist der Bremsnocken 35 gelagert.
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In Verlängerung des Bremsnockens 35 ist ein Bremshebelarm 39 befestigt, der an seinem freien Ende ein Auge 40 aufweist, an das eine Kolbenstange 42 eines Bremszylinders 43 angreift. Dieser ist über eine Druckmittelleitung 44 an eine nicht dargestellte Rohrleitung einer Bremsvorrichtung angeschlossen.
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Von dieser Rohrleitung zweigt ein Druckmittelanschluss 41 ab, der in einen Rückführzylinder 45 des Rückführorgans 32 mündet, in dem eine Kolbenstange 46 gelagert ist, dessen Kopf 47 an einem Endbereich 50 eines zweiten Hebelarms 49 eines zweiarmigen Hebels abstützt. Dieser zweiarmige Hebel ist auf einem Widerlager 53 im Sinne einer Wippe gelagert, wobei der zweiarmige Hebel auf einem Stützteil 54 des mit der Trägerscheibe 30 verbundenen Widerlagers 53 aufliegt.
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Ein erster Hebelarm 48 ist so ausgebildet, dass ein Endbereich 51 als ein Drucklager 52 geformt ist, das die zugeordnete Anschlagfläche 19 der Hilfssohle 16 kontaktiert.
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Die Trommelbremse 28 ist prinzipiell mit zwei Bremsbacken 1 versehen, wobei in der 3 jedoch lediglich die auflaufend angeordnete dargestellt ist.
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Die Bremstrommel 29 weist eine innere zylindrische Reibmantelfläche 55 auf, die mit einer an diese Kontur angepasste Mantelfläche 36 des Bremsbelages 2 zusammenwirkt.
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Über den Druckmittelanschluss 44 wird im Funktionsfall Druckluft in den Bremszylinder 43 geführt, so dass die beaufschlagte Kolbenstange 42 den Bremsnocken 35 über den Bremshebelarm 39 verdreht, wobei die am Bremsnocken 35 anliegende Bremsbacke 1 mit der Mantelfläche 36 des Bremsbelages 2 gegen die Reibmantelfläche 55 der Trommel 29 gedrückt wird.
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Durch die dabei entstehende Reibkraft versucht die Hilfssohle 16 sich entgegen dem Uhrzeigersinn zu verdrehen. Gegen diese Verschiebekraft wirkt eine Rückführungskraft, die durch das Rückführorgan 32 aufgebracht wird. Dabei strömt durch den Druckmittelanschluss 41 Druckluft in den Rückführzylinder 45 unter axialer Verschiebung der Kolbenstange 46 gegen den Endbereich 50 des ersten Hebelarms 48, so dass über das Drucklager 52 ein Gegendruck auf die Hilfssohle 16 ausgeübt wird. Die Dimensionierung des Bremszylinders 43 und des Rückführzylinders 45 sowie die Abmaße der Hebelarme 48, 49 sind so gewählt, dass sich ein Gleichgewicht der Bremskraft und Rückführungskraft an der Hilfssohle 16 bei jedem Druck des Druckmittels im Bereich der Selbsthemmung einstellt.
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In der 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Trommelbremse dargestellt, die hier mit dem Bezugszeichen 56 versehen ist. Diese Trommelbremse 56 kann in eine hydraulische Bremsanlage eines Fahrzeuges eingebaut sein. Die Anordnung der Bremsbacke 1 sowie der Hilfssohle 16 entspricht der in der 3 gezeigten.
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Sowohl die Betätigungseinrichtung 33 wie auch das Rückführorgan 32 funktionieren jedoch hydraulisch.
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Hierzu weist die Betätigungseinrichtung 33 einen Kolben 60 auf, der in einem Zylinder 58 geführt ist.
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Mit einer Kolbenfläche 61 liegt der Kolben 60 an dem Vorsprung 9 der Bremsbacke 1 bzw. des Steges 5 an.
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Das Rückführorgan 32 weist einen hydraulischen Arbeitszylinder 62 auf, dessen Zylinder 63 in einem Ausschnitt 64 des Steges 5 platziert und befestigt ist.
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An dem Zylinder 63 ist ein Kolben 65 geführt, an den sich eine Kolbenstange 46 anschließt, dessen Stirnseite 66 an einer Lasche 67 der Hilfssohle 16 anliegt.
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Über eine Verbindungsleitung 68 ist der Arbeitszylinder 62 mit einer Rohrleitung 69 verbunden, die an die nicht dargestellte hydraulische Bremsvorrichtung angeschlossen ist. Dabei geht die Rohrleitung 69 in eine Verbindungsleitung 70 über, die mittels einer Leitung 59 mit der Bremsvorrichtung verbunden ist.
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Bei einer Bremsung wird das Druckmittel über die Leitung 59 in einen Arbeitszylinder 57 der Betätigungseinrichtung 33 geführt und der Kolben 60 derart betätigt, dass die über den Vorsprung 9 an der Kolbenfläche 61 anliegende Bremsbacke 1 in Richtung der Bremstrommel verschwenkt wird.
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Die Rückführung bzw. Gegenhaltung der Hilfssohle 16, wie sie zur 3 beschrieben ist, erfolgt mittels des Rückführorgans 32 in der Form, dass über die Rohrleitung 69 und die Verbindungsleitung 68 Druckmittel in den Arbeitszylinder 62 geführt wird, den Kolben 65 beaufschlagt und gegen die Lasche 67 der Hilfssohle 16 drückt.
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Die Durchmesser des Arbeitszylinders 59 und des Arbeitszylinders 62 sind so gewählt, dass sich ein Gleichgewicht der Bremskraft und der Rückführungskraft an der Hilfssohle 16 bei jedem Druckmittel Druck im Bereich der Selbsthemmung einstellt.
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In der 5 ist eine Bremsanlage entsprechend dem Anspruch 7 gezeigt, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 74 versehen ist.
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Die Anbindung der Bremsbacke 1 an der Trägerscheibe 30 sowie die Ausbildung der Hilfssohle 16 und der Trommelbremse, die das Bezugszeichen 73 trägt, ist mit der in der 4 vergleichbar, ebenso wie die grundsätzliche Ausbildung der Betätigungseinrichtung 33 und der des Rückführorgans 32.
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Die Betätigungseinrichtung 33 und das Rückführorgan 32 sind hydraulisch betätigbar, wobei eine Steuerungseinheit 75 vorgesehen ist, die mit einem von einem Fahrer eines Fahrzeuges betätigbaren Bremspedal 76 in Wirkverbindung steht.
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Die Steuerungseinheit 75 ist mit Fühlern 77 gekoppelt, beispielsweise Belastungsfühlern oder Antiblockier-Fühlern.
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Die Steuerungseinheit 75 weist einen Ausgang 78 auf, über den ein hydraulisches Druckmittel der Leitung 59 mit einem Bremszylinder 71 eines Zylinders 72 zugeführt wird, durch das der Kolben 60 gegen den Vorsprung 9 der Bremsbacke 1 drückbar ist.
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Ein zweiter Ausgang 79 der Steuerungseinheit 75 ist über die Rohrleitung 69 mit dem Arbeitszylinder 62 des Rückführorgans 32 verbunden.
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In Abhängigkeit von den mittels der Fühler 77 ermittelten Werten wird bei Betätigung des Bremspedals 67 die Steuerungseinheit 75 derart aktiviert, dass eine entsprechende Menge Druckmittel sowohl der Betätigungseinrichtung 33 wie auch dem Rückführorgan 32 zugeführt wird. Die weitere Funktion ist mit der zu der 4 beschriebenen identisch, so dass darauf Bezug genommen wird.
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In der 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Bremsanlage gezeigt. Dabei entspricht die Ausbildung der Betätigungseinrichtung 33 und der Steuereinheit 75 der in der 5 gezeigten.
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Die mit dem Bezugszeichen 81 versehene Bremsanlage weist eine Trommelbremse 80 auf. Die Steuerungseinheit 75 ist neben dem Ausgang 78 für ein Druckmittel zum Betrieb der Betätigungseinrichtung 33 mit einer elektrischen Leitung 89 versehen, die über einen Steuerungseingang 88 mit einem elektrischen Schrittmotor 87 verbunden ist.
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An diesen Schrittmotor 87 ist über einen Antrieb 86 eine Exzenterscheibe 82 angeschlossen, die eine Bohrung 85 aufweist, in der eine mit der Trägerscheibe 30 verbundene Exzenterwelle 84 geführt ist.
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Das Rückholorgan 32 ist als Schenkelfeder ausgebildet, deren schraubenförmiges Mittelteil als Stützteil 54 an dem Widerlager 53 anliegt, während ein Schenkel als zweiter Hebel 49 mit seinem Endbereich 50 an der Exzenterscheibe 82 und der zweite Schenkel als erster Hebelarm 48 mit seinem Endbereich 51 und dem angeschlossen Drucklager 52 an der Hilfssohle 16 abstützt.
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Die Schenkelfeder ermöglicht eine gewisse Vorspannung bzw. einen Toleranzausgleich der mechanischen Vorrichtungsteile.
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Die Funktionsweise der Betätigungseinrichtung 33 entspricht der zu der 5 beschrieben.
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Zur Betätigung des Rückführorgans 32 werden über die Steuerungseinheit 75 in Abhängigkeit von den durch die Fühler 77 ermittelten Messwerte elektrische Signale durch die Leitung 89 an den elektrischen Schrittmotor 87 gegeben, der über den Antrieb 86 diese Exzenterscheibe 82 verdreht, wodurch eine Verschwenkung des zweiarmigen Hebels in dem zu den anderen Ausführungsbeispielen beschriebenen Sinn erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bremsbacke
- 2
- Bremsbelag
- 3
- Stützfläche
- 4
- Bremsbelagträgersohle
- 5
- Steg
- 6
- Ende
- 7
- Schwenkzapfen
- 8
- Ende
- 9
- Vorsprung
- 10
- Bremsbelagabschnitt
- 11
- Stützbahn
- 12
- Stützbahnfläche
- 13
- Seite
- 14
- Seitenführungsfläche
- 15
- Führungsnut
- 16
- Hilfssohle
- 17
- Zylindermantelfläche
- 18
- Seitenfläche
- 19
- Anschlagfläche
- 20
- Anschlag
- 21
- Mitte
- 22
- Spannfeder
- 23
- Schenkel
- 24
- Schenkel
- 25
- Bohrung
- 26
- Nut
- 27
- Durchgangsloch
- 28
- Trommelbremse
- 29
- Bremstrommel
- 30
- Trägerscheibe
- 31
- Bremsbackenträger
- 32
- Rückführorgan
- 33
- Betätigungseinrichtung
- 34
- Mantelfläche
- 35
- Bremsnocken
- 36
- Mantelfläche
- 37
- Bohrung
- 38
- Bremsnockenwelle
- 39
- Bremshebelarm
- 40
- Auge
- 41
- Druckmittelanschluss
- 42
- Kolbenstange
- 43
- Bremszylinder
- 44
- Druckmittelleitung
- 45
- Rückführzylinder
- 46
- Kolbenstange
- 47
- Kopf
- 48
- Hebelarm
- 49
- Hebelarm
- 50
- Endbereich
- 51
- Endbereich
- 52
- Drucklager
- 53
- Widerlager
- 54
- Stützteil
- 55
- Reibmantelfläche
- 56
- Trommelbremse
- 57
- Arbeitszylinder
- 58
- Zylinder
- 59
- Leitung
- 60
- Kolben
- 61
- Kolbenfläche
- 62
- Arbeitszylinder
- 63
- Zylinder
- 64
- Ausschnitt
- 65
- Kolben
- 66
- Stirnseite
- 67
- Lasche
- 68
- Verbindungsleitung
- 69
- Rohrleitung
- 70
- Verbindungsleitung
- 71
- Bremszylinder
- 72
- Zylinder
- 73
- Trommelbremse
- 74
- Bremsanlage
- 75
- Steuerungseinheit
- 76
- Bremspedal
- 77
- Fühler
- 78
- Ausgang
- 79
- Ausgang
- 80
- Trommelbremse
- 81
- Bremsanlage
- 82
- Excenterscheibe
- 83
- Mantelfläche
- 84
- Excenterwelle
- 85
- Bohrung
- 86
- Antrieb
- 87
- Schrittmotor
- 88
- Steuerungseingang
- 89
- Leitung
