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Bremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich
auf eine Bremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nit einem umfangsmäßig verschiebbaren
ersten Wbungselement, das über ein Hebelgestänge mit einem schwenkbar angeordneten
zweiten Reibungselenent zur Ausübung einer Anlegungskraft auf dassebe in Arbeitsverbindung
steht, wobei die Bremsvirkung des zweiten Reibungselementes bei gleichei Anlegungskräften
von der Drehrichtung des abzwremsenden Läufers abhängt. Bremsen dieser Art sini
bekannt.
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Bei einer derartigen bekanntn Bremse sitzt der die Bremsung auslösende
Dru:kmittelzylinder fest auf einem innerhalb der Bremstommel drehbar und auch radial
verschiebbar gelageten, länglichen Tri-(Yerkörper. Die Kolbenstange wirt auf das
eine Ende einer radial nach außen gegen di Bremstrommel anpreßbaren Reibbacke, deren
andres Ende sich während des Bremsvorganges an (nem Anschlag des Frägerkörpers abstützt.
Fest mi dem Trägerkörper ist zum Eingriff mit der dieserReibbacke diagonal
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gegenüberliegenden Angriffsfläch der Bremstrommel eine Reibbacke verbunden,
überlie sich der Trägerkörper während des Bremsvorganes auf der Trommel abstützt.
Beide Reibbacken zuammen bilden ein erstes Reibunaselernent.
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An einer nicht drehbaren Plae sind zwei Drehzapfen angeordnet, auf
denen jeein Hebel drehbar gelagert ist, der mit jeweils einer heiteren. radial nach
außen schwenkbaren Reibbacke i Eingriff gelangen kann. Je nach Umdrehungsrichtug
der Bremstrominel werden diese beiden Hebel vn dem sich an diagonal gegenüberliegenden
Flächi an der Bremstrommel abstützenden und um eien gewissen Betrag umfangsmäßig
verschobenen Tigerkörper direkt (Rückwärtsbremsung) oder über nen mit zwei Anschlägen
an dem Trägerkörper zsammenwirkenden Zwischenhebel (Vorwärtsbremsum betätigt. Die
He-bel beaufschlagen die beiden wteren. das zweite Reibungselement bildenden
Reibacken an deren elnem Ende, während sich jeweildas andere Ende an einem fesstehenden
Anschlagabstützt. Die Hebelarme. über die bei Vorwärts-bzw. Rückwärtsbremsung das
erste Reibungselen-nt auf das zweite Reibungselement einwirkt, sindverschieden;
die Reibbacken wirken bei Vorwärt5iemsung als Ab-
laufbacken und bei Rückwirtsbresung
als Anlaufbacken.
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Es hat sich herausgestellt. daßm Gebrauch bei den Bremsen der bekannten
Art S(wierigkeiten auftreten, die eine Verbesserung erf,derlich machen. Einmal hat
sich gezeigt, daß dasradial gegen die Bremstrommel zu pressende und (- Schaltkraft
für das zweite Reibungselement liefernde erste Reibungsclernent gegen Trommeldehnungen.
die infolge der unvermeidlichen Erhitzung auftreten. naturgemäß stark empfindlich
ist. Die auf' das zweite Reibungselement ausgeübte Schaltkraft bleibt somit während
des Betriebes nicht konstant. Weiterhin ist das erste Reibungselement in seiner
Bremswirkung von der Drehrichtung der Bremstrommel abhängig, so d,.#ß sich auch
eine Abhängigkeit der Schaltkraft von der Drehrichtung der Bremstrommel ergibt.
Insbesondere treten bei der Rückwärtsbremsung. wo die Reibbacken als Anlaufbacken
wirken, die temperaturb,-dingten Reibwertschwankungen auf, durch die die Bremswirkung
nachteilig beeinflußt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen.
und sie besteht darin. daß das erste Reibungselement nach Art einer Scheibenbremse
ausgebildet ist und zum Antrieb eines um eine in der Bremstragplatte befestigte
Drehachse drehbar gelagerten Hebels dient, dessen verschieden große Hebelarme
je nach der Drehrichtung des Läufers derart wirksam werden, daß bei gleicher
Anlegungskraft bei Vorwärtsfahrt eine größere und bei Rückwärtsfahrt eine kleinere
Kraft auf das zweite, bei Vorwärtsfahrt als Ablaufbacke wirkende Reibungselement
übertragen wird, und zwar in der Größe, daß in jeder Drehrichtung bei einem bestimmten
Reibbeiwert
eine etwa gleiche Bremswirkung erzielt wird.
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Die Ausbildungdes erstenReibungselementes nach Art einer Scheibenbremse
macht die Bremse wesentlich unempfindlicher gegen Trommeldehnungen infolge Erhitzung,
und ferner ist die vom ersten Reibungselement abgegebene Kraft unabhängig von der
Drehrichtung der Trommel und deshalb die Bremswirkung auch bei Rückwärtsfahrt weniger
abhängig von Reibwertschwankungen.
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Die Kombination einer Scheibenbremse mit einer Backenbremse ist an
sich bekannt. Bei einer bekannten Ausführungsform ist die Scheibenbremse konzentrisch
zur Stirnwand der Bremstrommel angeordnet und kann durch Keilnocken gegen die Stirnwand
angelegt werden. Sie ist an beiden Seiten mit Nockenbahnen versehen, die unabhängig
von der jeweiligen Bremsrichtung in gleicher Weise infolge der Mitnahme der Scheibenbremse
durch die Bremstrommel mit je einer Rolle in Eingriff kommen, die drehbar
an je
einer Bremsbacke gelagert ist. Durch diese Zusamnienwirkung werden die
beiden Bremsbacken radial nach außen verschwenkt und gelangen in Eingriff mit der
Umfangsfläche der Bremstrommel. Bei dieser Ausführungsform, die im ganzen völlig
symmetrisch gebaut ist, wirkt jeweils eine Backe als Anlaufbacke und die andere
als Ablaufbacke, so daß stets eine Backe den Reibwertschwankungen infolge Belagerhitzung
unterliegt. Entsprechend dieser Bauweise überträgt die Scheibenbremse bei gleicher
Anlegungskraft stets dieselbe Schaltkraft auf jede Backe.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäß gestalteten Bremse liegt noch darin,
daß das sekundäre Reibelement derart angeordnet ist, daß es bei der Vorwärtsfahrt
als Ablaufbacke wirkt. Dadurch wird erreicht, daß beim Bremsen in Vorwärtsfahrt.
bei dem erfahrungsgemäß Reibwertänderungen infolge Belagerhitzung am ehesten auftreten,
die Bremswirkung möglichst wenig durch die Reibwertänderungen beeinflußt wird.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es stellt dar Fig. 1 die Bremse mit
teilweise im Schnitt gehaltenem Läufer, Fig. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie
2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 bis 8 Einzelheiten im Schnitt nach den
entsprechenden Linien in Fi . 1,
9 ,
Fig. 9 einen Schnitt entsprechend
der Linie 9-9 in Fig. 8,
Fig. 10 eine Darstellung der wirksamen
Hebelarme am Hebel 50 und Fig. 11 die Kurve des Drehmornentes in Meterkilogramm
in Abhängigkeit vorn Reibwert für eine Bremse mit Ablaufbacken und eine Bremse mit
Anlaufbacken.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei gegenläufig wirkende
ebene Reibungselemente 12 und 14, die im folgenden »Flachschuhe« genannt werden,
und ein bogenförmiges Reibungselement 16, nachstehend »Bogenschuh« genannt,
vorgesehen.
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Die Flachschuhe 12 und 14 werden durch aneinander angelenkte Hebel
18 betätigt, die an den Flachschuhen über Kugelzapfenverbindungen 20 angreifen.
Das Ende des einen Hebels ist mit dem in einem Bremszylinder22 spielenden Kolben21
mittels eines Kugelzapfengelenks24 verbunden. Der andere Hebel stützt sich mit einem
seiner Enden an einem festen Widerlager26 ab. Eirie Kugelzapfenverbindung28 ist
zwischen dem Ende des Hebels und dem Widerlager 26 vorgesehen.
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Das plattenförmige Widerlager26 ist mittels Bolzen32 od. dgl. an einer
Tragplatte30 befestigt. Die Bolzen 32 können ferner zum Festspannen des Bremszylinders
22 an der Tragplatte 30 dienen (Fig. 5). Die Tragplatte kann ihrerseits
an einem festen Teil des Fahrzeuges, z. B. einem Achsflansch 34, durch Bolzen
36 (Fig 1 und 2) befestigt sein.
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Die Flachschuhe Ü und 14 werden an die Seiten 38 und 40 des
Läufers 42 angepreßt. Zur Unterstützung der Spreizbewcgung der Flachschuhe sind
an dem einen Ende der Flachschuhe zwei Nocken 44 vorgesehen.
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Zwischen den Flichschuhen 1.2 und 14 ist eine nachgiebige Rückfilirfeder
46 befestigt, die diese Elemente zurückzuzAen und ihre reibende Anlage an den Seiten
38 unc 40 des Läufers 42 zu untefbrechen bestrebt ist. Di; Flachschuhe sind
mit dem Hebel 50 durch die in einem Lager 48 des Hebels 50
eingebauten
Nocken44 verbunden.
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Der Hebel 50 ist n einem Ankerbolzen 52 (Fig.
1
und 2) schwenkbar plagert und wird um den Ankerbolzen 52 durch die
Winkelverstellung der über die Nocken 44 und das -ager 48 wirkenden Flachschuhe
12 und 14 verschweikt. Zu beiden Seiten des Lagerzapfens 52 für den lebel
50 ist je eine Strebe 54 und 56 angeordnet. Die beiden Streben
54 und 56 sind dabei so gelagert, dß eine Kraftübertragung von den Flachschuhen
auf dn Bogenschuh 16 erfolgen kann.
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Der Bogenschuht6 besteht aus einem mit Reibbelag 60 versehenei
Felgenteil 58 und einem diesen verstärkenden Questeg 62. Der Bogenschuh
ist an einem Ankerbolzer64 schwenkbar gelagert, der den Flachschuhen 12 ud 14 diametral
gegenüberliegt.
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Die Tragplatte tat eine unregelmäßige Flächengestaltung derart,
aß ein Teil derselben seitlich vorspringt, um den ;teg 62 des Bogenschuhes
16 zu untergreifen (Fig.). Auf die Tragplatte30 ist eine Kleinme66 aufgestzt,
die mit dem einen Schenkel auf dem Steg62 es Bogenschuhes16 aufliegt und diesen
an die Traplatte 30 heranhält.
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Zwischen dem lebel 50 und dem Bogenschuli 16
ist eine
Rückzugfeer 68 befestigt, um den Reibbelag 60 von der zylindschen
Fläche70 des Läufers zu lüften. Die Rückzgfeder68 hält den Bogenschuh16 gegen die
Strebei54 und 56 fest, die beim Lüften der Bremse die 2rückgezogene Stellung
des Bogenschuhes 16 bestinnen.
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Die Strebe 56 1 ausziehbar, um den Bogenschuh 16 selbsttätig
nahzustellen. Die Strebe 56 (Fig. 8
und 9) hat einen3ewindeteil
72 und eine auf diesen aufgeschraubte Nitter74. Die letztere hat ein gegabeltes
Ende76, as den Steg62 umgreift. um die Mutter 74 gegen 'erdrehung zu sichern.
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Am Bogenscha ist mittels eines Zapfens80 ein nachgiebiges Fcerstahlglied
78 drehbar gelagert. Dieses Federstaklied hat einen Schenkel 82, der
mit dem Ende84 arFel e genteil 58 des Bog nschuhes 16
anliegt. Das
En<76 der Mutter74 drückt im Punkt 86 (Fig. 1 und ) gegen
den Schenkel 82 und biegt den letzteren itder aus Fig. 1 ersichtlichen
Weise durch. Das nacgiebige Federstahlglied 18 hat einen zweiten Schenk88 mit einem
Zahn oder Zinken
90, der mit Zahnungen 92 eines Querrades
94 in Eingriff gelangt. Das Querrad 94 ist auf der Strebe 56
drehfest angebracht.
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Beim Anziehen der Bremse wird in einem nicht dargestellten Hauptzylinder
ein Druck entwickelt, der über eine Einlaßöffnung 96 (Fig. 4) auf den Bremszylinder22
übertragen wird. Der Kolben21 wird gegen das Widerlager 26 (Fig. 4) geschoben,
und die Hebel 18 werden auf diese Weise auf ihren etwa in der Mitte zwischen
den Hebelenden liegenden Gelenkflächen zusammengeschwenkt. Bei ihrer Betätigung
schieben die Hebel 18 die Flachschuhe 12 und 14 auseinander und pressen sie
kräftig an die Flächen 38 und 40 des Läufers 42.
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Bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges bewegt sich der Läufer im Uhrzeigergegensinne
(Fig. 1). Wenn die Flachschuhe 12 und 14 die Seitenflächen des Läufers angreifen,
erfahren sie eine Winkelverschiebung im Sinne der Umlaufbewegung des Läufers, wobei
die Hebel 18 um die Kugelzapfengelenke 24 und 28 ausschwenken.
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Die Nockenvorrichtungen 44 unterstützen die Flachschuhe 12 und 14
in ihrer Spreizbewegung und dienen auch als übertragungsglieder, über welche die
Winkelverstellung der Flachschuhe eine Drehkraft ausübt. Die Winkelverstellung der
Flachschuhe im Uhrzeigergegensinne bewirkt, daß der Hebel 50 ebenfalls im
Uhrzeigergegensinne ausschwingt; dabei bewirkt der Hebel seinerseits über die Strebe
56 eine Verschwenkung des Bogenschuhes 16 im Uhrzeigersinne. Die bogenförmige
Reibfläche 60 des Schuhes 16 ist dadurch mit der Fläche
70 des Läufers 42 in kräftigen Eingriff gebracht.
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Die von den Flachschuhen 12 und 14 auf den Bogenschuh 16 ausgeübte
Betätigungskraft ist durch das Hebelverhältnis des Hebels 50 beeinflußt.
Aus dem Diagramm der Fig. 10 ist zu ersehen, daß die von den Flachschuhen
entwickelte Kraft einen Hebelarm hat, dessen Länge durch den Abstand A dargestellt
ist. Der Hebelarm der über die Verbindungsstrebe 56
auf den Bogenschuh übertragenen
Kraft ist durch den Abstand B dargestellt. Das Hebelverhältnis der von den Flachschuhen
entwickelten und auf den Bogenschuh übertragenen Kraft läßt sich mathematisch durch
A /B ausdrücken. Es ist zu bemerken, daß der Bogenschuh bei
diesem Sinne der Fahrzeugbremsung als Ablaufbacken arbeitet, d. h. daß der
Bogenschuh 16 im entgegengesetzten Sinne des Läuferumlaufes ausschwenkt,
was bekanntlich zur Folge hat, daß keine »Selbstverstärkung« wie bei Anlauf- oder
Auflaufbacken eintritt, sondern daß die Trommel-»Rückwirkung« der Betätigungskraft
des Bogenschuhes entgegenwirkt und somit diese Kraft herabsetzt.
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Da der Bogenschuh 16 als Ablaufbacken arbeitet, ist auch der
Einfluß hoher Temperaturen auf den Bremsvorgang wesentlich geringer als bei Bremsen
mit Anlaufbacken. In diesem Zusammenhang sei auf Fig. 11 verwiesen, in welcher
das Drehmoment im Vergleich zum Reibwert eingezeichnet ist. Bei den meisten Bremsbelägen
tritt als Folge einer Temperatursteigerung eine Verkleinerung des Reibwertes ein.
Es sei beispielsweise angenommen, daß der Reibwert des Reibbelages von
0,5 auf 0,4 absinkt. Während dieses Rückganges des Reibwertes fällt das Drehmoment
für eine Bremse mit zwei Anlaufbacken um 33 %, während die Bremse mit zwei Ablaufbacken
lediglich 11 ü/o einbüßt. Da das Drehmoment ein Maß für die Wirksamkeit oder
Leistung der Bremse ist, kann auf diese Weise die bekannte Tatsache bewiesen werden,
daß die Bremse mit Ablaufbacken weniger zu einer lemperaturabhängigen Abnahme der
Bremsleistung neigt als die Bremse mit Anlaufbakken. Somit ist die Bremse mit Ablaufbacken
beständiger oder stabiler als die Bremse mit Anlaufbacken. Bei der erfindungsgemäß
gestalteten Bremse ist die Bremsung mit Ablaufbackenwirkung während der Vorwärtsfahrt
des Fahrzeuges vorgesehen, wenn die Fahrgeschwindigkeiten groß sind und die entwickelten
Temperaturen sehr hoch liegen. Infolgedessen ist die Stabilität oder Beständigkeit
ein größeres Problem, wenn bei Vorwärtsfahrt gebremst wird.
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Ein Hindernis, das der Wahl einer Bremsung mit Ablaufbacken im Wege
stand, war der notwendigerweise sehr hohe Wert der einzusetzenden Schaltkraft. Dieser
Umstand ist nun kein ernstes Hindernis mehr, nachdem die Schaltkraft von den Flachschuhen
12 und 14 geliefert wird, die eine hohe Einsatz- oder Schaltkraft bei niedrigen
Pedalkräften entwickeln. Es ist auch infolge der Hebelanordnung möglich geworden,
die Einsatz- oder Schaltkraft entsprechend dem Hebelverhältnis zu steigern. Es kann
selbstverständlich jedes bevorzugte Hebelverhältnis geliefert werden. Durch die
einfache Erhöhung des Hebelverhältnisses wird bei gleicher vom Fahrer auf das Pedal
ausgeübter Kraft eine größere Anpreßkraft auf den Ablaufbacken ausgeübt.
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Bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges läuft der Läufer im Uhrzeigersinne
um; die Flachschuhe bewirken eine Verschwenkung des Hebels 50 im Uhrzeigersinne.
Beim Ausschwenken des Hebels 50 um den Verankerungsbolzen 52 üben
alsdann die Flachschuhe mittels der Strebe 54 eine Kraft auf den Bogenschuh
16 aus. Der Hebelarm der von den Flachschuhen ausgeübten Schaltkraft ist
in Fig. 10 durch den Abstand A dargestellt. Der Hebelarm der auf die
Strebe54 einwirkenden Anpreßkraft ist durch der,
AbstandC dargestellt. Es
ist zu bemerken, daß das HebelverhältnisA/C viel kleiner als das HebelverhältnisA/B
beim Vorwärtsbremsen ist. Hierfür ist aber dadurch ein Ausgleich geschaffen, daß
nun der Bogenschuh als Anlaufbacke wirkt und folglich bei niedrigerer Schaltkraft
eine größere Leistung entwickelt.
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Die zwei verschiedenen Hebelverhältnisse und der Unterschied in der
Leistung des Bogenschuhes in dem einen und dem anderen Sinne sind so aufeinander
abgespielt, daß die Leistung der Bremse in je-
der Fahrtrichtung etwa die
gleiche ist. Infolgedessen hat der Fahrer sowohl bei Vorwärtsfahrt als auch bei
Rückwärtsfahrt etwa das gleiche "Gefühl'* am Pedal.
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Es ist zu bemerken, daß die Neigung einer Anlaufbacke, bei hohen Temperaturen
an Wirksamkeit einzubüßen, bei Rückwärtsfahrt keine wesentliche Rolle spielt, weildie
Fahrgeschwindigkeiten beim Bremsen während der Rückwärtsfahrt kleiner sind.
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Ein Merkmal der Erfindung betrifft die Nachstellbarkeit des Bogenschuhes
beim Bremsen während der Rückwärtsfahrt. Das Ende76 der Strebe56 hebt sich dabei
vom Schenkel82 der Nachstellvorrichtung78 ab. Dadurch streckt sich der Schenkel82
aus und schwenkt dabei den Schenkel88 der Nachstellvorrichtung um den Zapfen80 im
Uhrzeigergegensinne, wodurch der Zahn90 in eine andere Zahnraste des Rades94 eingerückt
wird. Diese Zwischenstellung der Nachstellvorrichtung ist in Fig, 1 punktiert
angedeutet. Beim Lösen der Bremse nimmt die Nachstellvorrichtung
wieder
die in Fig. 1 in voll ausgezogenen Linien gezeigte Stellung ein und bewirkt
dabei eine Drehung des Rades 94, wodurch die Stütze 56
verlängert wird. Beim
Ausziehen der Stütze 56
schwenkt der Schuh 16 um den Verankerungsbolzen
64 im Uhrzeigersinne mit dem endgültigen Ergebnis, daß der Bogenschuh an den Läufer
näher herangerückt wird, um den Verschleiß des Reibbelages 60 zu kompensieren.
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Beim Lösen der Bremse schwenkt die Feder 68
den Schuh
16 so weit herum, bis dieser mit der Strebe 56 in Berührung gelangt.
Die Kraft der Feder kann auch das Verschwenken des Hebels 50 bewirken, um
die Strebe 54 n-üt dem Hebel 50 und dem Schuh 16
in Berührung zu halten.
Die Schwenkbewegung des Schuhes und des Hebels hört auf, wenn die Stützen 54 und
56 an beiden Enden zur Anlage gekommen sind. Die Stützen oder Streben 54
und 56 bilden zusammen mit dem Schuh und dem Hebel ein Trapezoid (Fig.
1).