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Mechanische Betätigungsvorrichtung für eine Teilbelagscheibenbremse
Die Erfindung bezieht sich auf eine mechanische Betätigungsvorrichtung für eine
Teilbelagscheibenbremse, bei der durch Verschwenken eines Betätigungshebels in einer
zur Bremsscheibe parallelen Ebene die beiderseits der Bremsscheibe angeordneten
Bremsbacken gegensinnig bewegt und dadurch gegen die Bremsscheibe gedrückt werden,
wobei bei der Umwandlung der Schwenkbewegung des Betätigungshebels in eine zu seiner
Schwenkebene senkrecht stehende Bewegungsrichtung zum Andrücken der Bremsbacken
zwei nacheinander wirksame übersetzungsstufen vorgesehen sind, von denen, gleichen
Schwenkbereich des Hebels vorausgesetzt, die erste Stufe einen größeren und die
zweite Stufe einen kleineren Bremsbackenweg liefert.
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Eine bekannte derartige Betätigungsvorrichtung ist so ausgebildet,
daß die zweite Stufe, welche einen kleineren Bremsbackenweg liefert, in ihrer übersetzung,
d. h. in dem Verhältnis des Betätigungswegs am Betätigungshebel zum Bremsbackenweg
konstant ist. Es hat sich gezeigt, daß hierdurch keine gute Ausnutzung des Betätigungswegs
und der Betätigungskraft möglich ist. Bei dem Sprung von der ersten zur zweiten
Stufe fällt zwangläufig die Betätigungskraft ab, weil die Reaktionskraft, welche
durch die Anpressung der Bremsbacken entsteht, stetig über dem Betätigungsweg anwächst.
Dies hängt damit zusammen, daß alle von der Betätigungskraft in Anspruch genommenen
Teile der Bremse sich elastisch verformen. Da bei der bekannten mechanischen Betätigungsvorrichtung
der Übergang von der ersten zur zweiten Stufe nicht an Abhängigkeit von der Betätigungskraft,
sondern in Abhängigkeit vom Betätigungsweg erfolgt, ergeben sich außerdem Schwierigkeiten
bei der Abstimmung der beiden Stufen.
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Die Erfindung hat die Aufgabe, die mechanische Betätigungsvorrichtung
so auszubilden, daß die Betätigungskraft und der Betätigungsweg gut ausgenutzt werden,
d. h. daß mit der vorhandenen maximalen Betätigungskraft und dem maximalen Betätigungsweg
eine möglichst große Bremswirkung erzielt wird. Auf diese Weise kann der Vorteil
einer Scheibenbremse mit linearer Kennung vereint werden, mit dem Vorteil einer
Bremse mit nicht linearer Kennung, der sich darin zeigt, daß die Betätigungskraft
ein größeres Bremsmoment liefert. Eine Bremse mit linearer Kennung hat den Vorteil,
daß das mit einer bestimmten Betätigungskraft erzielte Bremsmoment sich in linearer
Abhängigkeit mit dem Reibwert des Bremsbelages ändert, so daß die im praktischen
Betrieb vorkommenden Schwankungen des Reibwerts keine schädlichen großen Schwankungen
des Bremsmoments hervorrufen.
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Nach der Erfindung ist bei einer mechanischen Betätigungsvorrichtung
für eine Teilbelagscheibenbremse der eingangs erwähnten Art eine Hülse auf einem
Zugbolzen dreh- und verschiebbar angeordnet, deren Verschiebbarkeit durch einen
federnd in eine Rundnut des Zugbolzens eingreifenden Mitnehmer auf dem Zugbolzen
sperrbar ist, und die Hülse wirkt über zwei steile Schrägflächen mit einer weiteren
an einem Bremsbelagträger befestigten Hülse zusammen, wobei auf der erstgenannten
Hülse eine weitere mit einem radialen Flansch versehene Hülse verschiebbar gelagert
ist, die mit Nasen in Längsnuten eines mit dem Bremsbelagträger fest verbundenen
zylindrischen Gehäuses verschiebbar und gegen eine vorgespannte Druckfeder abgestützt
ist, die sich ihrerseits an einer vierten Hülse abstützt, die auf der auf dem Zugbolzen
dreh- und verschiebbar angeordneten erstgenannten Hülse mittels eines in einer Längsnut
geführten Stifts begrenzt verschiebbar ist und auf die über Spreizstifte der frei
drehbare, sich an dem mit der anderen Bremsbelagträgerplatte verbundene Zugbolzen
über ein Wälzlager abstützende Betätigungshebel wirkt, wobei die Hülse und die Flanschhülse
mit einander zugekehrten Stirnverzahnungen versehen sind, die miteinander in Eingriff
treten, sobald die Spannung der Druckfeder durch die Gegenkraft an den Bremsflächen
überwunden und die Verbindung zwischen der erstgenannten Hülse und dem Zugbolzen
durch den Mitnehmer aufgehoben ist.
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Die mechanische Betätigungsvorrichtung für eine Teilbelagscheibenbremse
nach der Erfindung läßt eine gute Ausnutzung der Betätigungskraft und des Betätigungswegs
zu. Der Übergang von der ersten Stufe zur zweiten Stufe erfolgt in Abhängigkeit
von
der Betätigungskraft und infolgedessen unabhängig von dem Lüftweg
bzw. dem Abnutzungszustand der Bremsbeläge. Dadurch, daß in der ersten Stufe mit
einem verhältnismäßig kleinen Schwenkweg des Betätigungshebels ein großer Bremsbackenweg
erzielt wird, ist der Verbrauch von Betätigungsweg ' zur Überwindung des praktisch
vorhandenen Lüftspiels in mäßigen Grenzen, so daß noch ein ausreichender Betätigungsweg
für die zweite Stufe übrigbleibt, in welcher die Betätigungskraft- mit stetig wachsender
Übersetzung zur Anpressung der Bremsbacken ausgenutzt wird. Durch Anpassung der
Zuwachsrate der Übersetzung an die Zuwachsrate der Gegenkraft an den Bremsflächen
kann in der zweiten- Stufe eine nahezu konstante Betätigungskraft erzielt werden.
Hierdurch ergibt sich die beste Ausnutzung der Betätigungskraft und es Betätigungswegs,
weil das größtmögliche Arbeitsfeld aufgenommen werden kann. Auf diese Weise lassen
sich die Vorteile einer nicht linearen Kennung in bezug auf die Unempfindlichkeit
des erzielbaren Bremsmoments gegenüber den im Betrieb vorkommenden Schwankungen
des Reibwerts der Bremsbeläge und einem wesentlich geringeren Aufwand -an Betätigungskraft
und Betätigungsweg zur Erzielung eines ausreichenden Bremsmoments vereinigen.
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Dabei ist die Betätigungsvorrichtung einfach im Aufbau und ohne große
Kosten herzustellen. Die wenigen robusten Einzelteile lassen eine lange Lebensdauer
erwarten. _ In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
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F i g. 1 zeigt im Schnitt eine Seitenansicht der Betätigungsvorrichtung;
F i g. 2 zeigt einen Schnitt A-B aus F i g.1; F i g. 3 zeigt eine Stirnansicht der
Betätigungsvorrichtung von der Seite des Betätigungshebels aus.
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Auf der Welle 1; die mit einem hier nicht dargestellten Bremsbelagträger
fest verbunden ist, ist eine Hülse 2 drehbar und verschiebbar angeordnet. Ihre Verschiebbarkeit
ist sperrbar durch einen federnden Mitnebmer in Form einer Kugel 3 und einer vorgespannten
Schraubenfeder 4, dadurch, daß die Kugel 3 in eine Ringrille 5 der Welle 1 eingreift.
Über zwei steile Schrägflächen wirkt die Hülse 2 zusammen mit einer weiteren Hülse
7, die auf einem zweiten Bremsbelagträger 6 befestigt ist. Eine weitere, mit einem
Flansch versehene Hülse 8 ist auf der genannten Hülse 2 verschiebbar und drehbar
gelagert und greift mit Erhebungen 10 in Längsrillen 11 eines zylindrischen Gehäuses
12 ein, welches mit dem Bremsbelagträger 6 fest verbunden ist. Zwischen der Hülse
mit dem Flansch 8 und einer weiteren Hülse 14 ist eine vorgespannte Schraubfeder
13 eingesetzt. Die Hülse 14 ist auf der Hülse 2 axial verschiebbar, wobei eine Drehung
zwischen den beiden Hülsen 14 und 2 durch einen Sperrstift 9 mit einem Schlitz 15
verhindert wird. Die axiale Verschiebbarkeit zwischen den beiden Hülsen wird durch
-die Länge des Schlitzes 15 begrenzt. Zwischen der zuletzt genannten Hülse 14 und
einem auf der Welle 1 drehbaren Betätigungshebel 18 sind Druckstifte 16 in entsprechenden
Vertiefungen schräg so angeordnet, daß bei einer Schwenkung des Hebels 18 auf der
Welle 1 die Hülse 14 mit geringem Vorschub axial verschoben wird, sofern sie nicht
mitdreht. Ein Axial-Kugellager 17 begrenzt die seitliche Verschiebung des Betätigungshebels
13 auf der Welle 1 nach einer Seite, Die Hülsen 8 und 14 haben an ihren einander
zugekehrten Stirnflächen Stirn-Verzahnungen 19 und 20, welche in der Darstellung
nach F i g.1, die der gelösten Bremse entspricht, außer Eingriff sind.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Zugspannvorrichtung ist folgende:
Bei einer am Betätigungshebel 18 angreifenden Kraft wird derselbe auf der Welle
1 gedreht und mit ihm über die Druckstifte 16 die Hülse 14, die ihrerseits diese
Drehung über den Sperrstift 9 auf die Hülse 2 überträgt, so daß zunächst mit dem
Hebel 18 die Hülsen 14 und 2 gedreht werden. Über die steilen Schrägflächen an der
Stirnseite der Hülse 2 und der mit dem einen Bremsbelagträger 6 fest verbundenen
Hülse 7 erfolgt ein axialer Vorschub der Hülsen 2 und 14 sowie des Hebels 18. Dieser
Vorschub wird über das Axial-Kugellager 17 und die Welle 1 auf den mit derselben
verbundenen andern, nicht dargestellten Bremsbelagträger übertragen, so daß die
Bremsbelagflächen gegeneinander bewegt werden. Ist das Lüftspiel überwunden und
die Belagflächen werden angepreßt, so entsteht eine Gegenkraft gegenüber der am
Hebel 18 angreifenden Betätigungskraft. Sobald diese Gegenkraft eine vorbestimmte
Größe erreicht hat, wird die Vorspannung der Federn 4 und 13 überwunden, welche
eine kraftschlüssige Kupplung der Hülse 2 mit der Welle 1 herstellen und die Stirnverzahnungen
19, 20 an den Hülsen 14 und 8 außer Eingriff halten, so daß die Hülse 14 gegenüber
der Hülse 8 sich verdrehen kann. Nach Überwindung der Vorspannung der Federn 4 und
13 durch die axial wirksame Gegenkraft werden die Hülsen 14 und 8 über ihre Stirnverzahnung
19 und 20 miteinander gekuppelt, so daß die _Hülse 14 über die Erhebungen 10 am
Flansch der Hülse 8 undrehbar mit dem Gehäuse 12 verbunden ist. Nunmehr verändern
die Druckstifte 16 ihre Schrägstellung und spreizen den Hebel 18 von der Hülse 14
weg, wobei je nach der Wahl der Anstellwinkel der Druckstifte 16 und ihrer Länge
ein im voraus bestimmbarer axialer Vorschub wirksam ist, der mit dem Drehwinkel
des Betätigungshebels 18 immer kleiner wird. Die Betätigungskraft am Hebel 18 ist
daher als Axialkraft mit einer wesentlich größeren und weiter anwachsenden Übersetzung
als Axialkraft an der Welle 1 mit deren axialem Vorschub gegenüber der festen Hülse?
wirksam. Durch das Ausrasten der gefederten Kugel 3 aus der Ringrille 5 der Welle
1 kann sich letztere gegenüber der Hülse 2 axial verschieben.
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Durch die Wahl der Winkel an den Schrägflächen zwischen den Hülsen
2 und 7 läßt sich die zur Überwindung der Lüftspiele gewünschte niedrige Übersetzung
der Betätigungskraft am Hebel 18 beliebig gestalten. Mit einem kleinen Drehwinkel
am Hebel 18 kann so ein erwünscht großer axialer Vorschub zum Anlegen der Bremsen
erzielt werden. In dieser ersten Stufe wählt man am besten eine unveränderliche
Übersetzung.
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In der darauf folgenden zweiten Stufe, welche sich selbsttätig dann
einschaltet, wenn die Reibflächen der Bremsbeläge angepreßt sind, wählt man vorteilhaft
die Übersetzung der am Hebel 18 angreifenden Betätigungskraft so, daß ein möglichst
stufenloser Übergang zwischen Unter- und Oberstufe erfolgt und in der Oberstufe
die Übersetzung stetig weiter anwächst, bis zu der gewünschten Anpreßkraft an den
Reibflächen, welche der maximalen Bremswirkung entspricht. Die beste Ausnutzung
des
Betätigungswegs am Hebel 18 erhält man dann, wenn die Elbersetzung
in der Oberstufe so anwächst, daß bis zur erforderlichen .. größten Anpreßkraft
der Reibungsflächen der durch die elastische Verformung der Elemente der Scheibenbremse
gegebene Axialvorschub bei konstanter Betätigungskraft erzielt wird. Man baut dann
die wachsende Anpreßkraft auf mit einer konstanten Betätigungskraft über eine zunehmende
Übersetzung, deren Zunahme auf dem Betätigungsweg bestimmt ist durch die Zunahme
der Gegenkraft in der Scheibenbremse in der Oberstufe bis zum gewünschten Maximum
und dem dabei möglichen Weg. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die
Charakteristik der übersetzungsänderung in der Oberstufe bestimmt durch die Länge
der Druckstifte 16 und ihren Anstellwinkel. Man kann aber auch an Stelle der Druckstifte
16 ebenfalls Schrägflächen anordnen, vorteilhaft mit Wälzkörpern, z. B. Kugeln,
die gegen eine Schrägfläche bewegt werden, deren Steigung abnimmt. Durch die Wahl
anderer Mittel zur frbersetzungsänderung als in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel
angegeben, wird die Erfindung nicht verlassen.