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Betätigungseinrichtung für Scheibenbremsen oder -kupplungen--mit umlaufendem,
verripptem Gehäuse, insbesondere für Kraftfahrzeuge Es sind Scheibenbremsen und
-kupplungen bekannt, bei denen in einem umlaufenden, mit radialen Rippen versehenen
Gehäuse eine axial frei bewegliche, bei einer Bremse in Umfangsrichtung fest, bei
einer Kupplung mitumlaufende, aus zwei die Reibbeläge tragenden Ringen oder Segmenten
und entsprechender Betätigungseinrichtung bestehende Brems- oder Kupplungseinheit
angeordnet ist.
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Es sind Lösungen angewendet worden, bei denen die Betätigungseinrichtung
aus einem konzentrischen Ring besteht, der über rollende Glieder und Schrägflächen
durch relative Verdrehung gegenüber den Brems- oder Kupplungsscheiben ein Anlegen
der Reibbeläge bewirkt.
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Weiterhin sind hydraulische Scheibenbremsen bekannt, bei denen eine
zusätzliche mechanische Betätigung angeordnet ist. Durch eine an einer Stelle des
Bremsscheibenringes angeordnete verdrehbam Scheibe wird über Kugeln, die auf Schrägbahnen
auflaufen, ein teilweises örtliches Anpressen der Reibbeläge erzielt.
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Diese bekannten Lösungen von Betätigungseinrichtungen für Scheibenbremsen
setzen voraus, daß bei dem Anlegen der Reibbeläge die Anlaufflächen parallel zueinander
liegen. Dies ist aber praktisch nicht der Fall, weil das umlaufende Brems- bzw.
Kupplungsgehäuse sich infolge der durch die Reibbeläge übertragenen Anpreßkraft
verformt. Die normalerweise ebenen Reibflächen nehmen dadurch eine schwach kegelige
Form an. Bei Verwendung von weichen Reibbelägen kann dieser Fehler durch das Nachgeben
des Reibwerkstoffes selbst zum Teil kompensiert werden. Infolge der hohen Belastung
von Bremsen und Kupplungen neuzeitlicher Fahrzeuge ist es aber erforderlich, hohe
spezifische Reibflächenleistungen zuzulassen, wofür sich besonders harte (z. B.
Keramik- oder Sinterreibbeläge) eignen. Bei Verwendung solcher Reibbeläge wirkt
sich die Verformung, falls die einleitend beschriebenen bekannten Betätigungseinrichtungen
Verwendung finden, dahingehend aus, daß die Reibbeläge nur örtlich tragen, wodurch
die Leistung der Bremse oder Kupplung verringert wird.
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Die Erfindung bezieht sich auf Scheibenbremsen oder -kupplungen mit
umlaufendem, verripptem Gehäuse, bei denen ein beidseitig rollend abgestütztes schwenkbares
Spreizteil, das vorzugsweise einen hebelförmigen Fortsatz zum Betätigen aufweist,
mit um seine in Höhe der Reibbeläge liegende Schwenkachse angeordneten ein- oder
beidseitig in Umfangsrichtung ansteigenden Bahnen ausgerüstet ist, die über Kugeln
oder Rollen mit spiegelbildlich ausgebildeten Scheiben derart in Verbindung stehen,
daß durch Verdrehen des Spreizteils die Bremsscheiben an die Bremsgehäuseflächen
gedrückt werden.
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Um gleichmäßige Anlage und damit gleichmäßigen Reibbelagverschleiß
bei derartigen Bremsen zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die
Kugel- oder Rollenlaufbahnen einer oder beider Betätigungsseiten des Spreizteiles
im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet sind. Dadurch ist eine Schrägstellung
der beiden Reibbelaglächen zueinander ohne Beeinträchtigung des Wirkungsgrades der
Betätigung, also ohne Verklemman der einzelnen Betätigungsglieder, möglich. Die
Mittelpunkte der Kreisbögen, die die Kugel- oder Rollenlaufbahnen im Querschnitt
begrenzen, müssen natürlich auf der Schwenkachse des Spreizteiles liegen.
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Das Spreizteil kann auch nur auf der einen Seite in Umfangsrichtung
ansteigende Bahnen aufweisen, deren Laufbahnen im Querschnitt nicht kreisbogenförmig
ausgebildet sind. Dann muß es aber auf der den Betätigungsbahnen gegenüberliegenden
Seite glatt ausgebildet sein und sich über Kugeln oder Rollen auf der kugelig ausgebildeten
Abstützfläche einer mit einer Brems- oder Kupplungsscheibe fest verbundenen Platte
abstützen, wobei der Mittelpunkt der kugelig ausgebildeten Abstützfläche wiederum
auf der Schwenkachse des Spreizteiles liegt. Die zur Zentrierung dienenden Kugeln
oder Rollen sorgen dann einmal dafür, .daß die Betätigungskraft rollend auf die
andere Seite übertragen wird, da ihre Laufflächen wohl kugelig, aber glatt ausgebildet
sind. Ferner ist durch die kugelige Ausbildung zumindest einer der Laufflächen der
Zentnerkugeln. bzw. -rollen gewährleistet, daß sich das Spreizteil ohne Klemmen
in einem bestimmten Winkel zu der Gegenfläche einstellen kann, so daß die Anpreßkräfte
auch bei verformtem
Gehäuse gleichmäßig auf die Gehäuseflächen
übertragen werden.
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Die kugelige Zentrierung des Spreizteiles kann auch dadurch erfolgen,
daß ein kugelig ausgebildeter Fortsatz angebracht ist, auf dem sich die Zentrierkugeln
oder -rollen abstützen.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
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In den F i g. 1 bis 5 sind Teilbelagscheibenbremsen mit umlaufendem
Bremsgehäuse dargestellt, bei denen die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Betätigungselemente
Verwendung finden. In F i g. 1 ist ein Querschnitt durch das Vorderrad mit der Scheibenbremse,
in F i g. 2 ein Schnitt in Fahrzeuglängsrichtung durch die Bremse und in F i g.
3 ein in F i g. 2 mit E-F gekennzeichneter Teilquerschnitt, in dem der Hydraulikzylinder
geschnitten ist, dargestellt; in F i g. 4 und 5 sind ein Querschnitt und ein Längsschnitt
durch eine Teilbelagscheibenbremse mit umlaufendem Bremsgehäuse dargestellt, bei
dem die Bremszylinder nicht tangential, sondern in angeordnet sind; in F i g. 6
ist die bei der Bremse nach F i g. 4 und 5 verwendete Betätigungseinrichtung vergrößert
dargestellt; in F i g. 7 ist im Querschnitt eine Betätigungseinrichtung gezeigt,
bei der keine Abstützrollen Verwendung finden; das Spreizteil ist hierbei beidseitig
mit ansteigenden Bahnen ausgerüstet, auf denen rollende Glieder angeordnet sind;
in F i g. 8 endlich ist in einem Teilschnitt die Ausbildung der Schrägbahnen gezeigt.
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In den F i g. 1 bis 3 ist mit 1 der Reifen und mit 2 die Felge, die
mittels der Radmuttern 3 am Bremsgehäuse 4 befestigt ist, bezeichnet. Der Radbolzen
5 ist in diesem Beispiel als Durchgangsschraube ausgebildet, die gleichzeitig den
Bremsdeckel 6 mit dem Bremsgehäuse 4 verbindet. Zwischen den Bolzen 5 sind noch
kleinere Befestigungsschrauben 7 angeordnet, um die Verbindung zwischen Bremsgehäuse
und Bremsdeckel genügend starr auszubilden. Das Bremsgehäuse 4 ist mittels Wälzlager
8 auf den Zapfen 9 des Achsschenkels 10, der durch Lenker 11 und 12 mit dem Kraftwagenchassis
verbunden ist, gelagert. In der vom Bremsgehäuse 4 und Bremsdeckel 6 gebildeten
Bremskammer ist axial frei beweglich auf den Zapfen 13 und 14, die mit dem Achsschenkel
10 verschraubt sind, die Bremseinheit gelagert. Sie besteht aus dem ringförmigen
Bremshalter 15, der mit zwei U-förmig gebogenen Vorsprüngen 151 die Fort-Sätze
16, der Bremszylinder 16 umfaßt. Die Schrauben 17 verbinden die doppel-U-förmigen
Bremsbleche 18 und 19 mit den Vorsprüngen 151 und dem Bremszylinder 16. Mit
den U-förmigen Bremsblechen 18 und 19 sind im vorliegenden Beispiel runde, aus Metallkeramik
gebildete Belagsegmente 20 vernietet. Rückzugfedern 21 zwischen den Bremsblechen
18 und 19 halten die Bremseinheit zusammen und füh- f ren die Bremsbleche nach dem
Bremsvorgang wieder in ihre Ausgangsposition zurück. Die Bremszylinder 16 sind mit
Kolben 22 ausgerüstet, die über Stößel 23 auf den Hebel 24 des Spreizteiles wirken.
Die Hebel 24 weisen Fortsätze 241 auf, die über Zug- s federn 25 zusammengehalten
werden. Die Zugfedern 25 führen nach dem Bremsvorgang die Kolben 22 in ihre Ausgangsstellung
zurück. Der Hebel 24 ist durch Schweißen, Nieten oder Vorsprünge mit Aussparungen
kraftschlüssig mit einem ebenfalls aus Blech ausgebildeten Spreizteil
26 verbunden, dem gegenüberliegend eine spiegelbildlich ausgebildete Anlaufplatte
27 auf dem Bremsblech 18 fest angeordnet ist. Spreizteil 26 und Anlaufplatte 27
weisen in Umfangsrichtung ansteigende Betätigungsbahnen auf, auf denen Rollen 28
bei der Betätigung auflaufen und dadurch die Bremsbeläge zur Anlage bringen. Die
Rollen 28 sind durch einen Käfig 29 miteinander verbunden. Die rollende Abstützung
des Hebels 24 und damit des Spreizteiles 26 erfolgt über eine bullige Scheibe 30,
die über eine Reihe von Rollen 31 mit der ebenfalls auf der Oberfläche kugelig ausgebildeten
Zentrierplatte 32, die sich auf dem Bremsblech 19 abstützt, in Verbindung steht.
Die Rollen 31 sind wieder durch einen Käfig miteinander verbunden. Die Abstützung
des Hebels erfolgt deshalb auf einer Kugelbahn, deren Mitte zweekmäßigerweise in
der Mitte zwischen den Bremsbelagflächen liegt, weil mit einer gewissen Dehnung
des Bremsdeckels bei der Bremsbetätigung gerechnet werden muß und die Bremsflächen
deshalb nicht parallel bleiben. Die Ausbildung der Betätigung in der vorgeschlagenen
Form berücksichtigt die Dehnung des Bremsdeckels und bewirkt eine gleichmäßige Anlage
der Bremsbeläge ohne Verlust an Betätigungskraft.
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Es sind im vorliegenden Beispiel vier Betätigungsorgane vorgesehen,
wobei je zwei von einem Bremszylinder aus betätigt werden. Die beiden Bremszylinder
sind über eine Rohrleitung 33 miteinander verbunden. Die Zurückführung des Bremsöls
erfolgt über einen Bremsschlauch 34. Zur Abdeckung des Bremsinnern ist noch ein
Blechring 35 vorgesehen, der mit dem ringförmigen Bremshalter 15 und den Hülsen
36, die auf Zapfen 13 bzw. 14 geführt sind, durch federnde Sprengringe 37 verbunden
ist.
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Bei betätigter Bremse werden die Kolben 22 der Bremszylinder 16 auseinandergedrückt
und verschwenken über die Stößel 23 die Hebel 24 der Spreizteile. Dabei werden die
Zugfedern 25 gespannt. Durch das Verschwenken der Hebel 24, die sich mit Hilfe der
bulligen Scheiben 30 über die Rollen 31 auf den kugeligen Zentrierplatten 32 abstützen,
wobei gleichzeitig die senkrecht zur Bremsbetätigungseinrichtung auftretenden, durch
die Stößel eingeleiteten Kräfte rollend aufgenommen werden, wird das Spreizteil
26 verdreht. Dabei laufen die Rollen 28 auf den Schrägbahnen der Spreizteile 26
und 27 auf und drücken die Bremsbleche 18 und 19 gegen die Spannung der Rückzugfedern
21 auseinander. Die Bremsbeläge 20 kommen an dem Bremsgehäuse 4 bzw. dem Bremsdeckel
6 zur Anlage, und das Rad wird gebremst. Das Bremsmoment gelangt über die Schenkel
17 in den ringförmigen Bremshalter 15, der sich mit Hilfe der Hülsen 36 auf den
Zapfen 13 und 14 des Achsschenkels 10 abstützt. Bei gelöster Bremse ziehen die Zugfedern
25 die Hebel 24 zurück und führen damit über die Stößel 23 die Kolben 22 in ihre
Ausgangslage zurück. Gleichzeitig ziehen die Rückzugledern 21 die Bremsscheiben
18 und 19 von der Bremsfläche ab, und die Bremse ist gelöst.
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Bei der in F i g. 4 und 5 dargestellten Bremse, bei der die der Ausführung
nach F i g. 1 bis 3 analogen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind,
ist die Bremse insofern anders aufgebaut, als die Hydraulikzylinder nicht mehr mit
Durchgangsbohrung und darin untergebrachten zwei Kolben ausgerüstet
sind,
sondern mit zwei gegenüberliegenden Zylindern, die auf einem getrennten Bügel gelagert
sind und in der Symmetrieachse der Bremse liegen.
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Der Bügel ist in F i g. 4 und 5 mit dem Bezugszeichen 38 bezeichnet.
Er ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls durch Schrauben 17 mit den Bremsblechen
18 und 19 verbunden. Der Hydraulikzylinder 39 mit dem Kolben 40 drückt bei dem Bremsvorgang
über ein auf dem Kolben 40 kugelig abgestütztes Ausgleichsstück 41 über die Stößel
42 gegen die Hebelfortsätze des Spreizteiles 43, die auf der einen Seite einen Fortsatz
mit kugeliger Oberfläche 431 und auf der anderen Seite in Umfangsrichtung ansteigende
Bahnen 432 aufweisen. Die Rollen 28 drücken bei der Betätigung der Bremse gegen
ebenfalls in. Umfangsrichtung ansteigende Bahnen der Anlaufplatte 27. Die rollende
Abstützung erfolgt über Rollen 31 auf der Zentrierplatte 32, die mit dem Bremsblech
19 kraftschlüssig verbunden ist. Das Bremsmoment wird in diesem Fall direkt von
den Bremsflächen auf die mit dem Achsschenkel 10 verbundenen Zapfen 13 und 14 übertragen.
Bremsgehäuse 4 und Bremsdeckel 6 sind indem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 und
5 nicht durch Schrauben miteinander verbunden, sondern durch zwei Spannbügel 44
und Ssehrauben 45, die sich auf kegeligen Fortsätzen 41 bzw. 61 abstützen.
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Sowohl bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 bis 3 als auch bei
der in F i g. 4 und 5 dargestellten Bremse kann ein oder können beide Hydraulikzylinder
durch mechanische Betätigungseinrichtungen ersetzt werden.
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Durch die Trennung von Bremsteilen, die bei der Bremsung Wärme erzeugen
(4, 6, 20), und den Betätigungsteilen 16, 22 bzw. 39, 40 wird eine überhitzung letzterer
vermieden, so daß Sicherheit im Betrieb auch bei ungewöhnlicher Belastung der Bremse
gewährleistet ist.
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In F i g. 6 ist die Betätigungseinrichtung der Bremse nach F i g.
4 und 5, die im wesentlichen im Aufbau auch der Betätigungseinrichtung der Bremse
nach F i g. 1 bis 3 entspricht, vergrößert dargestellt. In F i g. 7 und 8 ist ein.
Spreizteil gewählt, bei dem die in Umfangsrichtung ansteigenden Kugel- oder Rollenbahnen
so ausgebildet sind, daß jeder Querschnitt durch diese Bahnen eine Kreisbogenbegrenzung
hat. In diesem Fall besitzt das, Spreizteil 49 beidseitig in Umfangsrichtung ansteigende
Bahnen 491 und 492. Die Rollen 46 und 461 stützen sich dabei auf Stützringen 47
und 48, die mit den Bremsblechen 18 und 19 in kraftschlüssiger Verbindung stehen,
auf entsprechend ausgebildeten Schrägbahnen ab.