DE1555224A1 - Inner jaw brake with ball bearing mounted expanding wedge - Google Patents
Inner jaw brake with ball bearing mounted expanding wedgeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Innenbackenbremse, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem Paar über Druckstücke auseinander spreizbarer Bremsbacken, einem der Spreizbetätigung dienenden Keil, der zwischen die Druckstücke eintreibbar ist, und zwischen die Druckstücke und den Keil eingeschalteten, der Reibungsverminderung dienenden Kugeln.The invention relates to an inner shoe brake, especially for motor vehicles, with at least one pair over Pressure pieces spreadable apart brake shoes, a wedge used for spreading actuation, between the pressure pieces can be driven in, and between the pressure pieces and the wedge inserted, the friction reduction serving balls.
Um die Reibung zwischen dem Keil und den Druckstücken von Innenbackenbremsen auf ein Minimum zu beschränken, ist es üblich, Rollen zwischen diese Bauteile einzufügen. Diese können verhältnismäßig hohe Kräfte übertragen, neigen jedoch trotz einer Führung in einem Käfig od. dgl. zum Verkanten, wodurch Reibung und erhöhter Verschleiß verursacht wird undAbout the friction between the wedge and the thrust pads of internal shoe brakes to a minimum, it is common to insert rollers between these components. These can transmit relatively high forces, but tend to tilt despite being guided in a cage or the like, causing friction and increased wear, and
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unter Umständen eine Deformierung des Käfigs eintreten kann.under certain circumstances, deformation of the cage can occur.
Es sind auch bereits Bremsen bekannt, bei denen statt Rollen Kugeln zwischen den Betätigungskeil und die Druckstücke eingeschaltet sind. Ungeführte Kugeln haben jedoch den Nachteil, daß sie ihre Lage unkontrolliert verändern können, wenn beispielsweise durch Hängenbleiben einer Bremsbacke beim Loslassen der Bremse ein Spiel zwischen Keil und Druckstücken auftritt. Geführte Kugeln jedoch führen dazu, daß beim Verschieben des Keils viel Kraft durch Reibarbeit der Kugeln in den Führungsrinnen verloren geht. Eine weitere Schwierigkeit der bekannten Konstruktionen ist, daß die Kugelrollflächen zwischen der Kugel und dem Keil bzw. dem Druckstück nur geringe Flächenpressung zulassen und insofern nur mäßigen Belastungen gewachsen sind, da sich die Kugeln bei höherer Belastung in die Laufbahnflächen eindrücken. Für Hochleistungsbremsen mit erheblicher Betätigungskraft ist die bekannte Art der Reibungsverminderung über Kugeln also nicht geeignet.There are also already known brakes in which instead of rollers balls between the actuating wedge and the pressure pieces are switched on. However, unguided balls have the disadvantage that they change their position in an uncontrolled manner can, for example, when a brake shoe gets stuck when the brake is released, a play between the wedge and Pressure pieces occurs. However, guided balls lead to that when moving the wedge a lot of force is lost due to the friction work of the balls in the guide channels. Another Difficulty of the known constructions is that the ball rolling surfaces between the ball and the wedge or the Allow pressure piece only low surface pressure and insofar are only able to withstand moderate loads, as the balls press into the raceway surfaces under higher loads. For high-performance brakes with considerable actuation force, the known type of friction reduction is via balls so not suitable.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Innenbackenbremse der genannten Art zu schaffen, die bei robuster Konstruktion erhebliche BremsbetätigungskräfteThe invention is therefore based on the object of creating an inner shoe brake of the type mentioned, which is in robust construction considerable brake actuation forces
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reibungsarm verarbeiten kann.can process with little friction.
Diese Aufgabe wird im wesentlichen dadurch gelöst, daß die Kugeln sowohl in den Seitenflächen des Keils als auch in den dagegen stehenden Stirnflächen der Druckstücke in Laufrinnen geführt sind, deren zu einer mittleren Schnittlinie zu verlaufende Seitenflächen im Querschnitt jeweils eine Krümmung aufweisen, die geringer als die Krümmung des Kugelmeridians ist.This object is essentially achieved in that the balls both in the side surfaces of the wedge as are also guided in the opposite end faces of the pressure pieces in grooves, their to a middle line of intersection side surfaces to run in cross section each have a curvature that is less than the curvature of the Is spherical meridians.
Durch diese" Ausbildung wird eine Vierpunktauflage der Kugeln erreicht, durch die die zu übertragende Betätigungskraft auf je zwei Berührpunkte auf jeder Seite der.JCugel aufgeteilt wird. Je nach Wahl der Konstruktionsparameter kann dadurch die übertragbare Kraft je Kugel gegenüber der Zweipunktauflage nahezu verdoppelt werden. Sofern die Laufrinnen ebene Seitenflächen haben, so daß sie also dreieckigen Querschnitt aufweisen und die Krümmung gleich 0 ist, sind zwar die Druckstücke und der Keil leicht und billig herstellbar, jedoch ist die zulässige Andrückkraft je Berührpunkt verhältnismäßig niedrig. Eine solche Konstruktion ist also nur für einfachere, leichtere Bremsen geeignet. Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Innen-Through this "training a four-point support of the Balls, through which the actuating force to be transmitted is applied to two contact points on each side of the ball is divided. Depending on the choice of construction parameters, the transferable force per ball can be compared to the Two-point support can be almost doubled. Provided that the troughs have flat side surfaces, so that they are triangular Have cross-section and the curvature is equal to 0, the pressure pieces and the wedge are easy and cheap to manufacture, however, the permissible pressure force per contact point is relatively low. So such a construction is only suitable for simpler, lighter brakes. According to a preferred embodiment of the interior according to the invention
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backenbremse sind jedoch die Seitenflächen jeder Laufrinne zwei gleichgroße Kreiszylindermantelausschnite gleicher Krümmung. Im Querschnitt sind die Laufrinnen also aus zwei Kreisbogenstücken zusammengesetzt, vnn denen jeder einen Berührpunkt mit der in die Laufrinne gepreßten Kugel bietet. Durch diese gekrümmte Ausbildung, also bei einer Krümmung der Seitenflächen ungleich 0, kann eine sehr hohe je Kugel zu übertragende Kraft zugelassen werden. Für eine Optimierung der Kraftübertragung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Laufrinnen im Keil und in den Druckstücken gleichen Querschnitt aufweisen. Die Kräfte sind dann symmetrisch zum Kugelmittelpunkt angeordnet und verlaufen durch diesen. Dadurch kann die Belastbarkeit der Kugeln voll ausgenützt werden, und sie rollen auch bei Belastung einwandfrei ab, während sie bei unterschiedlichen Querschnitten teilweise gleiten und schnell verschleißen würden.shoe brake, however, the side surfaces of each trough are the same as two circular cylinder jacket sections of the same size Curvature. In cross-section, the troughs are thus composed of two circular arc pieces, each of which offers a point of contact with the ball pressed into the trough. As a result of this curved design, that is to say with a curvature of the side surfaces other than 0, a very high per ball can force to be transmitted. To optimize the power transmission, it is also advantageous if the Treads in the wedge and in the pressure pieces have the same cross-section. The forces are then symmetrical to the center of the sphere arranged and run through this. This allows the load capacity of the balls to be fully utilized, and they roll off flawlessly even under load, while they slide partially and quickly with different cross-sections would wear out.
Die zulässige Aufpreßkraft der Kugel an einer Berührstelle in der Laufrinne wird durch die Konstruktion bestimmt. Insbesondere sind hierfür die Schmiegung, die als das Verhältnis des Kugelradius zum Krümmungsradius der Auflagefläche in einer zum Verlauf der Laufrinne rechtwinkeligen Ebene definiert ist, sowie der DruckwinkeloQ der als Winkel zwischenThe permissible pressing force of the ball at a point of contact in the trough is determined by the design. In particular, the osculation, which is defined as the ratio of the spherical radius to the radius of curvature of the bearing surface in a plane at right angles to the course of the tread, and the pressure angle oQ as the angle between
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dem Kugelradius durch den Auflagepunkt und der durch den Kugelmittelpunkt gelegten Wirkungslinie der resultierenden übertragenen Kraft definiert ist, der Kugeldurchmesser und schließlich der Elastizitätsmodul der aufeinander gepreßten Materialien bestimmend. Die Wahl des Kugeldurchmessers wird zumeist von den vorgegebenen Abmessungen der Bremse abhängig sein, und es können insbesondere die beiden erstgenannten, die Ausgestaltung der Laufrinne betreffenden Faktoren für eine Optimierung der Bremse gewählt werden.the spherical radius through the support point and the through the The line of action of the resulting transmitted force is defined, the sphere diameter and the center of the sphere finally determining the modulus of elasticity of the pressed materials. The choice of ball diameter will be mostly depend on the specified dimensions of the brake, and in particular the first two mentioned, Factors relating to the design of the trough can be selected for optimizing the brake.
Gemäß einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung beträgt die Schmiegung der Kugeln auf jeder der Seitenflächen der Laufrinnen etwa 0,8 bis 0,98, als besonders vorteilhaft wird ein Schmiegungswert im Bereich von 0,94 bis 0,98 angesehen. Der erwähnte Druckwinkel liegt bevorzugt zwischen 15°und 45 bzw. schließen die durch die Auflagepunkte der Kugel in der Laufrinne gelegten Kugelradien einen Winkel zwischen 30° und 90° ein.According to a preferred embodiment of the invention, the oscillation of the balls is on each of the side surfaces of the troughs about 0.8 to 0.98, as particularly advantageous an osculation value in the range from 0.94 to 0.98 is considered. The mentioned pressure angle is preferably between 15 ° and 45 or the ball radii created by the points of support of the ball in the channel form an angle between 30 ° and 90 °.
Es hat sich nämlich hinsichtlich der in einem Auflagepunkt übertragbaren, kugelradialgerichteten Kraft erwiesen, daß sie in besonders erheblichem 'Maße von der Schmiegung abhängt. Bei konstantem Kugeldurchmesser sei beispielsweiseIt has been proven with regard to the radially spherical force that can be transmitted in a support point, that it depends to a particularly considerable extent on the osculation. For example, if the ball diameter is constant
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bei einer SchmiegungsO, also bei einer Auflage der Kugel auf einer Ebene, diese Kraft T00#; bei der ScJmiegung = 0,5 ist sie dann 154#» bei einer Schmiegung = 0,98 ist sie 715$; und bei einer Schmiegung = 0,99 ist sie 960^. Die Annäherung an sehr große Schmiegung wird deshalb angestrebt, ihr ist jedoch durch die Fertigung und die tragbaren Toleranzen eine Grenze gesetzt.in the case of an oscillation O, that is to say when the ball rests on a plane, this force T00 #; at the conformance = 0.5 if it is 154 # »with an osculation = 0.98 it is 715 $; and with an osculation = 0.99 it is 960 ^. The approach A very large oscillation is therefore aimed for, but it is due to the production and the tolerable tolerances set a limit.
Die bevorzugte Bemessung des DruckwinkelscCdeckt ebenfalls so etwa einen optimalen Bereich, da sich einerseits ein zu großes αΓίη einer Verringerung der sich bei konstanter Auflagekraft ergebenden resultierenden gesamten übertragbaren Kraft der Kugel auswirkt, andererseits jedoch eine zu kleine Wahl des Winkels <£ fertigungstechnische Schwierigkeiten bietet. Da die im Fall eines kleinen Druckwinkels erhöhen Fertigungskosten mit der bei der Mahl eines großen DruckwinkelsoC möglicherweise notwendigen schwereren Ausführungsform der BremsbetatigungsVorrichtung nicht in für alle Anwendungsbereiche angebbarer exakter Form verglichen werden können, muß als optimaler ein verhältnismäßig weiter Bereich angesehen werden. Für die Bemessung des Druckwinkels ist weiterhin zu erwägen, daß durch zu große Wahl diesesThe preferred dimensioning of the pressure angle also covers an approximately optimal range, since on the one hand an excessively large αΓίη reduces the total transferable force of the ball resulting from a constant contact force, on the other hand, however, too small a choice of the angle <£ creates manufacturing difficulties. Since the increased manufacturing costs in the case of a small pressure angle cannot be compared with the heavier embodiment of the brake actuation device which may be necessary for the grinding of a large pressure angle oC in an exact form that can be specified for all areas of application, a relatively wide area must be considered more optimal. For the dimensioning of the pressure angle it should also be considered that if the choice is too large, this
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Winkels die Reibung des Kugellaufs erhöht wird, insbesondere bei hoher Schmiegung. ·Angle the friction of the barrel is increased, in particular with high osculation. ·
Um im Fall der Wahl eines sehr kleinen Druckwinkels cC die Führung der Kugeln in den dann sehr flachen Laufrinnen nicht zu gefährden, ist es weiterhin empfehlenswert, die Kugeln in einem Käfig zu führen. Dies trägt zur erhöhten Sicherheit der erfindungsgemäßen Bremse bei.In order not to endanger the guidance of the balls in the then very flat troughs when a very small pressure angle cC is selected, it is also advisable to guide the balls in a cage. This contributes to the increased safety of the brake according to the invention.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigenFurther details, advantages and features of the invention emerge from the following description. On the Drawing illustrates the invention by way of example, namely show
Fig. 1 eine größtenteils geschnittene Draufsicht auf eine Spreizbetätigungsvorrichtung einer erfindungsgemäßen Innenbackenbremse, Fig. 1 is a largely sectioned plan view a spreading actuator of an inner shoe brake according to the invention,
Fig. 2 einen teilweisen Schnitt in einer Ebene II—II in Fig. 1,2 shows a partial section in a plane II-II in Fig. 1,
Fig. 5 einen Schnitt in einer Ebene III-III in Fig. 1.FIG. 5 shows a section in a plane III-III in FIG. 1.
Ein am Bremsenträger ortsfest montiertes Gehäuse 1 ist durch einen Flansch 2 verschlossen, der in seiner zentralen Bohrung einen zur Betätigung eines Keils 3 vorgesehenen, durchA stationary mounted on the brake carrier housing 1 is closed by a flange 2, which in its central bore one provided for actuating a wedge 3 by
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ein Druckmedium beaufschlagbaren Kolben 4 aufweist. Der Kolben 4 ist mit einem nach außen ragenden Schaft 5 versehen, so daß der Keil 3 auch von einem am Flansch zu befestigenden Federspeicher oder mittels Hebel über ein Gestänge beaufschlagt werden kann. Das Gehäuse 1 dient ferner zur Aufnahme von Druckstücken 6, die Teile von selbsttätig arbeitenden Nachstellvorfichtungen bilden, die über je einen Gewindebolzen 7 mit (nicht gezeigten) Bremsbacken einer Innenbackenbremse zusammenwirken. Zwischen dem Keil 3 und den gegen Verdrehen gesicherten Druckstücken 6 der Nachstellvorrichtungen sind Kugeln 8 eingeschaltet, die in einem Käfig 9 geführt werden. Der Käfig wird durch zwei Nasen 10 (Fig. 3) lose auf dem Keil gehalten und verhindert ein Herausfallen der Kugeln. Ein Federteller 11 dient gleichzeitig als oberer Anschlag für Käfig und Kugeln. Eine Bückzugfeder 12 hält den Keil in ständigem Kraftschluß mit dem Kolben 4.has a piston 4 which can be acted upon by pressure medium. The piston 4 is provided with an outwardly protruding shaft 5, so that the wedge 3 also from a spring accumulator to be attached to the flange or by means of a lever via a linkage can be applied. The housing 1 is also used to accommodate pressure pieces 6, the parts of themselves working Nachstellvorfichtung, which each have a threaded bolt 7 with (not shown) brake shoes of an inner shoe brake cooperate. Between the wedge 3 and the pressure pieces 6 of the adjusting devices secured against rotation 8 balls are switched on, which are guided in a cage 9. The cage is secured by two lugs 10 (Fig. 3) held loosely on the wedge and prevents the balls from falling out. A spring plate 11 is used at the same time as a top stop for cage and balls. A Bückzugfeder 12 keeps the wedge in constant frictional connection with the Piston 4.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Kugelanordnung in vergrößertem Maßstab. Die Kugel 8 ist hierbei sowohl im Druckstück 6 als auch im Keil 3 je in .einer Laufrinne 13 geführt, von denen jede aus zwei gekrümmten, im QuerschnittFig. 2 shows a section through the ball arrangement on an enlarged scale. The ball 8 is here both in the pressure piece 6 as well as in the wedge 3 each in a channel 13 guided, each of which consists of two curved, in cross-section
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kreisbogenförmigen Teilflächen gegen das Druckstück zu begrenzt ist. Die in den Laufrinnen 13 liegenden Kugeln 8 liegen somit auf jeder Seite auf zwei Auflagepunkten in der Laufrinne 13 auf. In jedem Auflagepunkt ist eine Kraft P, die von der zulässigen Flächenpressung im Bereich dieses Punktes abhängig ist, übertragbar. Die Größe der im Bereich eines Auflagepunktes für die Übertragung einer Kraft P zur Verfügung stehenden Fläche hängt außer von dieser Kraft P- und der Schmiegung, also dem Verhältnis der Krümmungsradien r zu r* noch vom Elastizitätsmodul der verwendeten Materialien ab.circular arc-shaped partial surfaces against the pressure piece is too limited. The balls 8 lying in the troughs 13 thus rest on two support points in the channel 13 on each side. At each point of support there is a force P, which depends on the permissible surface pressure in the area of this point, can be transferred. The size of the area of a support point for the transmission of a force P available area depends on this force P- and the osculation, i.e. the ratio of the radii of curvature r to r * depends on the modulus of elasticity of the materials used.
Die Kugelradien durch die Auflagepunkte schließen mit der Richtung der über die Kugel übertragbaren Kraft einen Druckwinkelof ein. Die über die Kugel übertragbare KraftThe spherical radii through the points of support coincide with the direction of the force that can be transmitted via the sphere Druckwinkelof a. The force that can be transmitted through the sphere
P1 ■ a 2 · P · COS cf. P 1 ■ a 2 · P · COS cf.
Da die Laufrinnen 13 im Keil 3 und im Druckstück 6 jeweils mit gleichem Querschnitt ausgeführt sind, sind die an den Auflagepunkten übertragenen Kräfte P symmetrisch zum Kugelmittelpunkt angeordnet, und die Verbindung gegenüberliegender Auflagepunkte verläuft durch den Kugelmittelpunkt.Since the grooves 13 in the wedge 3 and in the pressure piece 6 are each designed with the same cross-section, the forces P transmitted to the support points are symmetrical to the The center of the sphere is arranged, and the connection is opposite The point of support runs through the center of the sphere.
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Weiterhin hat durch die gezeichnete Anordnung der Bollkreis der Kugel 8 sowohl auf der einen Seite als auch auf der anderen Seite bzw. sowohl im Druckstück 6 als auch in Keil 3 gleichen Durchmesser, so daß sich ein sauberes Abrollen bei Bremsbetätigung ergibt.Furthermore, due to the arrangement shown, the bulwark circle of the ball 8 both on one side and on the other side or both in the pressure piece 6 and in the wedge 3 same diameter, so that there is a clean rolling when the brake is applied.
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