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Bremsanordnung für luftbereifte Straßenfahrzeuge Die Erfindung betrifft
eine Bremsanordnung für luftbereifte Straßenfahrzeuge mit Profilachse und Mehrscheibenbremse.
Bis heute werden offene Scheibenbremsen ausschließlich mit einer Rotorscheibe in
leichte Fahrzeuge eingebaut. Sie sind in der Mehrzahl mit einer asymmetrischen Zange
zum Anpressen der Statorscheibe bzw. des Bremsbelags an die Rotorscheibe versehen.
Diese Zange wird an einem auskragenden Trägerarm befestigt und greift von außen
her über die Rotorscheibe. Die offene Scheibenbremse hat gegenüber der geschlossenen
Bauform den Vorteil, daß die Flächen, auf welchen die Bremswärme erzeugt wird, ihre
Strahlungswärme nicht gegen die Betätigungsorgane im Bremsinnern richten. Die heiße
Bremsfläche kommt unmittelbar mit der Kühlluft in Berührung. Bei der geschlossenen
Scheibenbremse muß die ganze Wärmeenergie vorerst die Metallwände eines Gehäuses
durchwandern, um erst mit zeitlicher Verspätung an die Kühlfläche zu gelangen, z.
B. erst wenn das Fahrzeug stillsteht.
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Bei schweren Fahrzeugen ist die Ableitung der Bremsenergie noch viel
wichtiger als bei leichten. Angesichts der engen Platzverhältnisse und der großen
Bremskräfte ist der Einbau einer Scheibenbremse mit auskragendem Trägerarm und Zange
sehr schlecht zu bewerkstelligen. Im Vergleich zur Trommelbremse, welche den Raum
innerhalb des Rades voll ausnutzen kann, ist eine Bremse dieser Bauart eher benachteiligt.
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Bisher war es üblich, Lamellenkupplungen, Lamellenbremsen und Mehrscheibenbremsen
auf einer sogenannten Sternkeilwelle mit engen Toleranzen und hochwertiger Bearbeitung
zu zentrieren und anzutreiben. Eine derartige Führung für die Statorscheibe einer
offenen Scheibenbremse ist ziemlich empfindlich für den rauhen und schmutzigen Betrieb
von Straßenfahrzeugen.
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Achsen für nicht angetriebene Räder, z. B. Anhängerräder, sind bisher
in der Mehrzahl aus einem Vierkant- bzw. Rechteckvollprofil hergestellt worden,
wobei die Enden derselben für Radlager und Bremsträgernabe rund angedreht werden.
Achsen dieser Bauart werden ziemlich schwer und sind für rationelle Dreharbeiten
sehr sperrig. Infolge individueller Sonderwünsche bezüglich Bereifung und Längendimensionen
der Achsen sind die Stückzahlen vollkommen identischer Achsen relativ klein, obwohl
eine Normalisierung in Abhängigkeit der Belastung und der gesetzlichen Vorschriften
möglich wäre. Man ist aus diesem Grunde schon verschiedentlich dazu übergegangen,
Achsen aus drei Teilen herzustellen, indem man die prinzipiell gleichen, in größeren
Serien hergestellten Achsstummel in einen aus einem Rohr bestehenden Mittelteil
einschweißt oder einpreßt. Dabei kann die Länge je nach Kundenwunsch leicht variiert
werden. Der Rohrquerschnitt des Mittelteiles hat indessen im Verhältnis zu seinem
Gewicht noch ein relativ ungünstiges Widerstandsmoment. Zudem wird die Anpassung
und Form der Federpatten sowie anderer Befestigungspratzen, z. B. für Bremszylinder
od. dgl., an das runde Rohr ziemlich kompliziert. Hierbei wurden aus dem Vollen
gearbeitete Bremsträger für Einscheibenbremsen von komplizierter Form mit einer
Vierkantführung bzw. mit einem U-förmigen Schlüssel für die Führung der Statorscheibe
an den Enden von Rohrachsen mit Kreisprofil aufgesetzt. Die Nachteile der Rohrachse
stehen dabei vereint mit den Nachteilen der Starrachse (großer Bremsträger). Der
relativ große Radius der Rohrachse bedingt einen großen Durchmesser des Bremsträgerhalses.
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Bekannt sind ferner geschlossene Mehrscheiben-(Lamellen-)Bremsen,
bei welchen die Statorscheibe auf einem massiven Vierkantzapfen von kleinen Dimensionen
gelagert sind. Diese stehen jedoch in keiner Beziehung zur Fahrzeugachse.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Bremsanordnung für luftbereifte
Straßenfahrzeuge, bestehend aus einer am Rad angeordneten Mehrscheibenbremse mit
außen angetriebenen Rotorscheiben und innen abgestützten,
mit einer
Vierkantaussparung versehenen Statorscheiben. Bei dieser werden die Nachteile der
bekannten Anordnungen vermieden und wird zugleich der Einbau mehrerer Bremsscheiben
innerhalb des Rades möglich. Ferner wird ein baukastenmäßiger Zusammenbau aus wenigen
Teilen für verschiedenartigen Bedarf :ermöglicht.
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Erfindungsgemäß sind die Statorscheiben auf einer Profilachse mit
:einem Walzprofil oder einem Vierkanthohlprofil und eingeschweißtem Achsstummel
derart geführt, da.ß sie axial verschiebbar, jedoch gegen Verdrehen gesichert sind.
Die Profilachse wird vorteilhafterweise mit einem I-förmigen Querschnitt ausgeführt;
ihre Flansche können innerhalb der Statorscheiben liegende Verlängerungen aufweisen,
über die das Drehmoment übertragen wird. Seitlich an den Flanschen können mit ihren
offenen Seiten C-förmige Träger angeschweißt sein, die als Widerlager für die innerste
Statorscheibe dienen und gegebenenfalls zugleich die Fahrzeugfedern aufnehmen können.
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Ein wesentlicher Vorteil der neuen Bremsanordnung besteht darin, daß
im Gegensatz zu den bekannten Anordnungen, die Profilachse selbst als Bremsträger
und zugleich als Abstützung für die Stator-Scheiben dient, also diese drei Bestandteile
eine feste Einheit bilden, wobei die baukastenmäßige Austauschbarkeit nicht verschlechtert,
vielmehr sogar verbessert wird. Diese Anordnung läßt sich daher den vielfach wechselnden
äußeren Bedingungen wie Achsspur, Einbauverhältnissen, Betriebsbedingungen, Sicherheit
und Radtype besonders gut anpassen, wobei auch besonderen Wünschen des Fahrzeughalters
weitgehend Rechnung getragen werden kann.
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Die Zeichnungen stellen einige Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
dar, und zwar zeigt Fig: 1 die Hälfte eines Längsschnittes durch ein Ausführungsbeispiel
einer Scheibenbremse mit zwei Rotorscheiben, symmetrischen Statorscheiben und Mitnehmerlappen
am Speichenkopf; die Schnittebene verläuft durch die Bremsbeläge gemäß Linie A-A
von Fig. 3; Fig. 2 zeigt eine andere Hälfte eines Längsschnittes durch dieselbe
Bremse senkrecht zur ersten Schnittebene gemäß Linie B-B von Fig. 4; Fig. 3 zeigt
einen halben Querschnitt durch dieselbe Ausführung nach Schnittebene D-D von Fig.
1; Fig. 4 zeigt einen halben Querschnitt durch dieselbe Ausführung nach Schnittebene
C-C von Fig. 2; Fig. 5 und 6 zeigen einen Teilschnitt durch eine Ausführungsform
mit besonderen Platten auf der Profilachse zur Übertragung des Bremsdrehmomentes,
wobei die beiden Schnittebenen von Fig. 5 und 6 senkrecht zueinander stehen; Fig.
7 zeigt schematisch eine mechanische Betätigungsanordnung im Aufriß; Fig. 8 zeigt
schematisch dieselbe Betätigungsanordnung im Grundriß; Fig. 9 zeigt schematisch
eine pneumatische oder hydraulische Betätigungsanordnung im Aufriß; Fig. 10 zeigt
schematisch dieselbe Betätigungsanordnung im Grundriß.
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Die Statorscheiben sind mit Vierkantbohrungen 8 versehen, durch welche
sie, gegen Verdrehen gesichert, auf der Achse verschoben werden können. Die Zeichnungen
zeigen alle die Ausführung für nicht angetriebene Achsen mit einer Profilachse 1,
wovon Fig. 1 nur einen Teil des Unterflansches zeigt. In die beiden Enden des 1-Profils
wird durch Herausschneiden des Steges 3 bzw. Aufschlitzen des einen Endes, ein Achsstummel
2 mit einem Vierkantende eingesetzt und angeschweißt. Der Achsstummel 2 trägt den.
Radstern 4. Die Flansche des T-Trägers tragen und führen die Statorscheiben 5, 6
und 7 der Scheibenbremse. Durch die Vierkantbohrung 8 in den Statorscheiben wird
das Bremsdrehmoment auf die I-Achse übertragen. An Stelle des I-Profils kann auch
für nicht angetriebene Achsen ein Vierkantrohr verwendet werden. Bei angetriebenen
Achsen muß ein Hohlprofil verwendet werden, welches im Bereiche der Bremsscheiben
außen einen Vierkant als umhüllende Kontur aufweist.
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Die Statorscheiben 5, 6, 7 tragen die Reibbeläge 10, welche unterbrochen
beaufschlagt sind, um eine gute Belüftung im Spalt 11 (Fig. 2) zu gewährleisten.
Die Rotorscheiben 12 sind in dieser Ausführung hohl ausgebildet, um zusätzlich Luft
zu schöpfen. Entsprechend einem Laufrad eines Radiallüfters ist der Hohlraum durch
Schaufeln 23 unterbrochen, gemäß Fig. 4. Solche hohle Rotorscheiben 12 mit Lüftercharakteristik
sind bekannt. Bei der Herstellung erfordern sie relativ teure Kernarbeit. Um die
Fabrikation solcher Scheiben zu vereinfachen, kann allenfalls auch eine glatte,
beidseitig ebene Scheibe mit einer einseitig vertippten Scheibe kombiniert werden.
Eine kraftschlüssige Verbindung von zwei derartigen Scheiben wird sich in den meisten
Fällen erübrigen, weil dieselben außen geführt sind und beim Bremsen zusammengepreßt
werden. Bei Speichenrädern können die Speichenköpfe 13 derart nach hinten verlängert
werden, d. h. mit Lappen 14 versehen werden, daß eine sogenannte Klauenkupplung
bzw. Verzahnung entsteht. Die entsprechenden Aussparungen 15 in den Rotorscheiben
12 sind in Fig. 3 und 4 sichtbar.
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In Fig. 2, welche einen um 90° gedrehten Schnitt darstellt, wird die
Schmalseite der Statorscheiben 5, 6 und 7 geschnitten. Die Statorscheiben sind bei
dieser Ausführung als Rechteck ausgebildet, was aus Fig. 3 und 4 deutlicher ersichtlich
ist. Bei dieser Ausführung der Scheibenbremsen ist die innerste Statorscheibe 7
in ihrer Lage fixiert durch zwei C-förmige Federpatten 50, welche an den Flanschen
der Profilachsen 1 angeschweißt werden. Es können auch irgendwelche andere Anschläge
und Nocken als axialer Anschlag für die innerste Statorscheibe 7 verwendet werden.
Die Betätigung der Bremse erfolgt bei dieser Ausführung durch zwei Zuganker 16 (Fig.
1, 3 und 4), welche die äußerste Statorscheibe 5 gegen die Achsmitte ziehen.
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Fig. 5 und 6 zeigen in einem Teilschnitt, daß durch den Einbau von
separaten Platten 32 auf der Profilachse 1 der Abstand der Anschlagflächen 33 der
Vierkantbohrung und der Statorscheiben 5, 6; 7 von der Achsmitte größer gehalten
werden kann. Die Einstellung von Spiel und Toleranzen ist bei Verwendung separater
Platten 32 einfacher zu bewältigen. Zudem können dieselben Platten 32 gleichzeitig
als Federpatte verwendet werden.
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Selbstverständlich können bei sämtlichen Ausführungen an Stelle von
hohlen Rotorscheiben auch voll-. wandige dünne Scheiben 46 verwendet werden, deren
Herstellung wesentlich billiger ist. Auf derselben Breite können zwei bis drei einfache
Scheiben untergebracht werden. Durch Kombination von mehreren Rotorscheiben können
mit denselben Elementen, nach Achslast abgestuft, verschieden starke Bremsen
zusammengestellt
werden (Baukastensystem, Austauschbau). Auch für die Statorscheiben können dünnwandige
gestanzte Scheiben verwendet werden, welche allenfalls nach Bedarf zu einer dickwandigen
Scheibe vernietet werden. Vorzuziehen wären allerdings Statorscheiben mit verdickter
Wurzel, um ein günstiges Verhältnis Flächenpressung im Vierkant zum Gewicht zu erreichen.
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Fig. 7 und 8 zeigen die Betätigung der vier Zuganker 16 durch einen
gemeinsamen Bremszylinder 56 mit Hilfe von zwei Hebeln 57 und 58, welche wie der
Bremszylinder 56 schwimmend gelagert sind. Die Kräfte heben sich gegenseitig auf.
Eine entsprechende Anordnung für pneumatische oder hydraulische Betätigung zeigen
die Fig. 9 und 10. Da bei dieser Bremse auch kleine Bremshübe ausreichen, können
aus Federbälgen 60 hergestellte vollkommen abgeschlossene Expansionszylinder 61
verwendet werden. Bei Anwendung des üblichen maximalen Bremsdruckes von 5 atü wird
deren Durchmesser relativ groß. Die Rahmen 62, welche die Kraft auf die Zuganker
16 übertragen, können z. B. auch mittels Hebel und Nocken auseinandergespreizt werden.
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Verglichen mit bekannten Bremsanordnungen bietet die Bremsanordnung
gemäß Erfindung verschiedene Vorteile. Sie kann aus grob bearbeiteten, unempfindlichen
Werkstücken bzw. Elementen zusammengesetzt werden. Die Statorscheiben sind durch
einen relativ grob bearbeiteten Vierkant mit großer Schlüsselweite gegen Verdrehen
gesichert; die sonst übliche, schmutzempfindliche Sicherung mittels genau bearbeiteten
Sternkeilwellen fällt dabei weg. Das für die Achse erwünschte relativ zum Gewicht
große Widerstandsmoment, d. h. die Anhäufung von Material an Stellen, die große
Distanz zur neutralen Achse aufweisen (beim I-Profil in den Flanschen), wirkt sich
ähnlich vorteilhaft aus für die Lagerung der Statorscheiben, da das Bremsmoment
an einem großen Hebelarm und an relativ großen Anlageflächen (Flächenpressung) angreift.
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Eine Fabrikation nach Baukastensystem wird gefördert. Bauelemente,
wie beispielsweise Achsstummel, Profilachse und Federpatten (Federkonsolen), Rotorscheiben
und Statorscheiben lassen sich normalisieren und in größerer Stückzahl herstellen.
Für verschiedene Achslasten und Bremsleistungen können durch Kombination der Elemente
individuell angepaßte Achsen aus denselben Elementen zusammengestellt werden. Auch
die Federpatten übernehmen zusätzliche Funktionen (Widerlager für Statorscheiben).
Gegenüber Trommelbremsen kommen folgende Vorteile hinzu: Kleiner Bremshub, gute
Kühlung, geringe thermische Expansion in Richtung des Bremshubes.
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Zur Vereinfachung der Fabrikation, d. h. um nicht die Statorscheiben
hohl mit Kernen gießen zu müssen, kann eine glatte Scheibe mit einer plangedrehten
verrippten Scheibe zu einer hohlen Bremsscheibe vereinigt werden.
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Die auf einer Profilachse montierte Scheibenbremse gemäß vorliegender
Erfindung eignet sich sehr gut für eine gekühlte Bremse mit Zwangsventilation. Indem
man am Hohlraum der Achse ein Saugrohr anschließt, wird von der Radaußenseite, d.
h. an der Felge vorbei kühle Luft angesogen und eine gute Kühlung von Felge und
Pneu gewährleistet.