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Die
Erfindung betrifft ein Modellkraftfahrzeug gemäß dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Solche
Modellkraftfahrzeuge sind an sich bekannt. Sie sind ferngesteuert
und werden als Hobby auf befestigten oder unbefestigten Pisten von
Personen bedient. Sie werden auch für Wettbewerbe wie z. B.
Rennen eingesetzt. Die Modellkraftfahrzeuge werden in unterschiedlichen
Maßstäben wie 1:4 bis 1:32 gefertigt.
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Aus
der
DE 20 2007
011 787 U1 ist eine Bremsverhältniseinstellvorrichtung
bekannt, bei der eine Zeitdifferenz beim Bremsen einer Vorderradbremse
und einer Hinterradbremse erzeugt werden soll. Die Bremsen, die
als Scheibenbremsen ausgeführt sind, wirken auf Wellen,
die z. B. als Antriebswelle über Verteilergetriebe auf
Räder wirken. Die Bremsen sind offen und werden mittels
eines Servomotors über Bremsgestänge betätigt.
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Die
US 2007/0012527 A1 beschreibt
eine Scheibenbremse für Modellkraftfahrzeuge, die mechanisch
betätigbar ist. Die Bremse ist offen und kann daher leicht
verschmutzen.
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Die
US 5,601,159 beschreibt
eine Bremse für Modellkraftfahrzeuge, die mittels Druckluft
betätigbar ist. Die Druckluft wirkt auf einen O-Ring, der hierdurch
gegen eine Felge gepresst wird. Es lässt sich bei hohem
Verschleiß nur eine relativ geringe Bremswirkung erzielen.
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Die
DE-AS 1 136 227 offenbart
eine Scheibenbremse für Kraftfahrzeuge, die in einem Gehäuse angeordnet
ist. Eine Bremsscheibe ist mit einem Bremsbelag versehen. Ein Aufbau
der Scheibenbremse ist kompliziert und aufwändig.
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Weiterhin
sind über Seilzug oder hydraulisch betätigbare
Bremsen bekannt. Seilzüge haben den Nachteil, dass sie
schwer einstellbar und im Betrieb sehr verschmutzungsanfällig
sind. Hydraulische Bremsen müssen entlüftet werden,
was aufgrund der relativ kleinen Dimensionen sehr aufwändig
ist.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Modellkraftfahrzeug zu schaffen, dessen
Scheibenbremse bei einfachem Aufbau auch unter erschwerten Bedingungen
robust und funktionssicher ist.
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Die
Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Scheibenbremse ist mittels Druckluft betätigbar, und
die Bremsscheibe und die Bremsplatten sind von einem Gehäuse
weitestgehend umschlossen. Infolge der Betätigung mittels Luftdruck
sind keine Einstellarbeiten erforderlich, weil er sich in einem
geschlossenen System immer gleichmäßig verteilt.
So ist ein gleichmäßiges Abbremsen der gebremsten
Räder möglich. Gegebenenfalls wird ein Bremskraftverteiler
oder eine separate Druckluftquelle eingesetzt, wenn die Räder
von mehr als einer Achse gebremst werden sollen. Die Bremsleistung
ist über den Druck der Druckluft sehr gut dosierbar. Auf
diese Weise wird das Modellkraftfahrzeug präziser steuerbar
und insgesamt schneller.
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Die
Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung
der Erfindung.
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Die
Bremswirkung wird gemäß einer bevorzugten Alternative
durch das Gehäuse weiter verbessert, weil während
des Fahrens von außen kaum Schmutz und/oder Wasser in die
Scheibenbremse gelangen kann. Daher wird die Bremswirkung selbst in
schwierigem Gelände wie aufgeweichtem nassem Boden nicht
beeinträchtigt.
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In
einer bevorzugten Alternative sind die Bremsscheibe aus Glasfaser-
verstärktem Kunststoff und die Bremsplatten aus nichtrostendem
Stahl gefertigt. Diese Werkstoffkombination bietet für
Modellkraftfahrzeuge sehr gute Reibwerte und somit Bremseigenschaften.
Die Werkstoffe korrodieren nicht und machen daher die Scheibenbremse
insgesamt noch unempfindlicher.
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In
einer weiteren Alternative ist die Bremsscheibe mittels eines über
seinen Außenumfang vieleckigen Mitnehmers drehfest auf
der Radwelle gelagert. Hierbei ist ein innerer Rand der Bremsscheibe entsprechend
vieleckig ausgebildet. Dies gewährleistet einen sicheren
Kraftschluss in Drehrichtung bei axialer Verschiebbarkeit der Bremsscheibe
auf dem Mitnehmer.
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In
einer anderen bevorzugten Alternative ist zur Betätigung
der Scheibenbremse eine mit der Druckluft beaufschlagbare elastische
Membran angeordnet ist, die direkt auf eine der Bremsplatten wirkt.
Hierdurch ist das Druckluftsystem luftdicht. Es sind keine weiteren
mechanischen Teile wie z. B. Bremszylinder zur Betätigung
der Bremse erforderlich. Es ist ein vollflächiges Andrücken
der Bremsplatten an die Bremsscheibe möglich.
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Kautschuk
als Material der Membran weist eine gute Stabilität und
Elastizität auf.
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Wenn
die Membran gemäß einer bevorzugten Alternative
ringförmig ist, wird ein gleichmäßiger Anpressdruck
der Bremsplatten an die Bremsscheibe erzielt. Hierdurch wird die
Bremswirkung weiter verbessert und der Verschleiß vergleichmäßigt.
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Eine
Vorrichtung zur Erzeugung von Druckluft ist ständig einsatzbereit,
so dass ein Vorrat an Druckluft nicht zu Ende gehen kann.
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Die
Erfindung wird anhand der Zeichnung weiter erläutert. Es
zeigen
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1 einen
Schnitt durch eine Radaufhängung,
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2 einen
Mitnehmer als Detail (Ansicht und Schnitt),
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3 einen
Schnitt und eine rückseitige Ansicht eines Gehäusebodens
als Detail,
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4 einen
Schnitt durch einen Gehäusedeckel als Detail,
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5 eine
Ansicht einer Bremsscheibe als Detail
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6 eine
Ansicht eines Bremsbelags als Detail und
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7 eine
Vorrichtung zur Erzeugung von Druckluft.
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Ein
Modellkraftfahrzeug umfasst ein Chassis, an dem vier Räder 8 aufgehängt
sind. In dem Chassis sind weiterhin Teile z. B. für Antrieb,
Brennstofflagerung, Lenkung, Fernsteuerung und Stromversorgung gelagert.
Mindestens zwei der Räder 8 sind mittels des Antriebs
antreibbar, und mindestens zwei der Räder 8 sind
Scheibenbremsen zugeordnet. Hierbei erfolgt eine paarweise Zuordnung
nach Achsen. Jedes der Räder 8 ist an einem Achsschenkel 1 gelagert,
wie aus der 1 am Beispiel eines Rads 8 einer
Vorderachse ersichtlich ist.
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Der
Achsschenkel 1 ist um eine Lenkachse drehbar über
zwei Querlenker 2 beweglich an dem Chassis gelagert. Lenkbewegungen
werden auf einen Lenkhebel 3 übertragen, der einstückig
mit dem Achsschenkel 1 gebildet ist.
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An
dem Achsschenkel 1 ist eine Radwelle 4 drehbar
gelagert. Hierfür sind in dem Achsschenkel 1 zwei
baugleiche Kugellager 5 angeordnet. Zwischen Innenringen
der Kugellager 5 ist ein Distanzring 6 eingeklemmt,
dessen Länge einem Abstand von in dem Achsschenkel 1 eingespannten
Außenringen der Kugellager 5 entspricht. Die Radwelle 4 ist
an ihrem ersten, nach der 1 linken Ende durch eine Schraube 7 mit
Unterlegscheibe an dem zugeordneten Kugellager 5 gehalten.
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An
einem zweiten rechten Ende der Radwelle 4 ist ein Rad 8 mittels
einer Mutter 9 befestigt. Das Rad 8 umfasst eine
Felge und einen Reifen 8 (gestrichelt angedeutet). Um ein
gegenseitiges Verdrehen des Rads 8 und der Radwelle 4 zu
verhindern, ist auf dieser ein Mitnehmer 10 befestigt.
Dieser Mitnehmer 10, der in der 2 deutlicher
dargestellt ist, weist zentrisch zur Längsachse eine Durchgangsbohrung auf,
deren Durchmesser dem der Radwelle 4 zuzüglich
einem sehr geringen Spiel entspricht. In hier vier radialen Durchgangsbohrungen
mit Innengewinde sind Gewindestifte 11 angeordnet, die
in festgezogenem Zustand in Nuten 12 drücken,
die entsprechend in die Radwelle 4 eingelassen sind. Auf
diese Weise ist der Mitnehmer 10 drehfest und unverschiebbar
auf der Radwelle 4 befestigt.
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Der
Mitnehmer 10 weist über eine wesentliche Breite
zwei Abschnitte A, B mit jeweils außen einen vieleckigen
Querschnitt auf, wobei zwei unterschiedlich große Umfänge
ausgebildet sind. Auch die Anzahl der Ecken ist hier unterschiedlich.
Ein dritter Abschnitt C des Mitnehmers 10 weist einen kreisförmigen
Querschnitt auf, wobei ein Durchmesser in etwa dem des Innenrings
des Kugellagers 5 entspricht. Der erste Abschnitt A des
Mitnehmers 10 mit dem kleineren vieleckigen Umfang, der
hier viereckig ist, ist dem Rad 8 zugeordnet und sitzt
mit geringem Spiel in einer entsprechenden Aussparung der Felge. Der
dritte Abschnitt C mit dem kreisförmigen Querschnitt ist
gegen den Innenring des benachbarten Kugellagers 5 gestützt.
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Auf
dem zweiten Abschnitt B des Mitnehmers 10 mit dem größeren
vieleckigen Umfang, der hier sechseckig ist, ist mit geringem Spiel
eine Bremsscheibe 13 axial (das heißt in Richtung
der Achse der Radwelle 4) verschiebbar gelagert.
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Wie
aus der 5 ersichtlich ist die Bremsscheibe 13 im
Wesentlichen kreisringförmig, wobei ein innerer Rand entsprechend
dem zugehörigen Teil des Mitnehmers 10 vieleckig,
also hier sechseckig ausgebildet ist. Somit ist die Bremsscheibe 13 über Formschluss
und mittelbar über den Mitnehmer 10 durch Kraftschluss
drehfest mit der Achswelle 4 verbunden, so dass das Rad 8 und
die Bremsscheibe 13 drehbar an dem Achsschenkel 1 gelagert
sind. Die Bremsscheibe 13 ist mit einer Dicke von 1 mm
bis 5 mm, hier 2 mm aus Glasfaser- verstärktem Kunststoff (GFK)
gefertigt und weist über den Umfang gleichmäßig
verteilte dreieckige innere Aussparungen auf.
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Die
Bremsscheibe 13 ist von einem Gehäuse umgeben,
das einen Gehäuseboden 14 und einen Gehäusedeckel 15 umfasst,
die in den 3 und 4 als Detail
dargestellt sind.
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Der
Gehäuseboden 14 ist kreisringförmig ausgebildet,
wobei sein Innendurchmesser an die Form des Achsschenkels 1 angepasst
ist. Der Gehäuseboden 14 ist an dem Achsschenkel 1 befestigt konzentrisch
mit der Radwelle 4. An seiner von dem Achsschenkel 1 abgewandten
Seite, also nach innen in das Gehäuse gerichtet, weist
der Gehäuseboden 14 eine ringförmige
Erhebung 16 auf. Im Bereich der Erhebung 16 sind
in dem Gehäuseboden 14 zwei Anschlussöffnungen 17 eingelassen,
wovon eine erste mit einem Stopfen verschlossen und eine zweite
mit einer Leitung für Druckluft verbunden ist. In einem Bereich
des äußeren Umfangs des Gehäusebodens 14 und
außerhalb der Erhebung 16 sind gleichmäßig über
den Umfang beabstandet drei Führungsbolzen 20 befestigt.
Die Führungsbolzen 20 sind z. B. als Stifte in
den Gehäuseboden eingepresst oder als Stiftschrauben (Teillänge
mit Gewinde, Rest glatt) festgeschraubt. Der Gehäuseboden 14,
der relativ dick ist, weist zur Einsparung von Gewicht und Material
in der zu dem Achsschenkel 1 gewandten Seite Vertiefungen 21 auf.
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Über
die Erhebung 16 ist eine kreisringförmige elastische
Membran 18 aus Kautschuk gespannt. Die Membran 18 weist
an jedem ihrer Ränder einen Wulst auf. Sie ist an ihren
Rändern durch zwei Ringe 19 an dem Gehäuseboden 14 gehalten,
die mit Schrauben an diesem befestigt sind. Gleichzeitig mit der
Membran 18 ist der Gehäuseboden 14 durch
den kleineren der Ringe 19 und die zugehörigen
Schrauben an dem Achsschenkel 1 befestigt. Die Ringe 19 sind
so bemessen, dass ein größerer die Erhebung 16 mit
vorbestimmtem Spiel umgibt und die Erhebung 16 mit vorbestimmtem
Spiel einen kleineren umgibt. Hierbei ist das Spiel so bemessen,
dass die Membran 18 einerseits ohne Beschädigung
zwischen den Ringen 19 und der Erhebung 16 geführt und
andererseits auch bei Beaufschlagung mit Luft sicher und luftdicht
gehalten ist.
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Der
Gehäusedeckel 15 ist topfförmig, wobei er
axial eine zentrische Öffnung aufweist. Er ist mittels
der Führungsbolzen 20 an dem Gehäuseboden 14 so
geführt und mittels Schrauben an diesem gehalten, dass
er axial verschiebbar ist. Über eine Einschraubtiefe dieser
Schrauben ist ein Spiel der Scheibenbremse bis zum Eintritt einer
Bremswirkung bestimmt. Hierfür sind diese Schrauben selbsthemmend.
Eine Höhe des Gehäusedeckels 15 ist so
bemessen, dass dessen Rand über den Gehäuseboden 14 reicht;
ein Durchmesser des Gehäusedeckels 15 ist so gewählt,
dass zwischen seinem inneren Rand und dem Außenumfang des
Gehäusebodens 14 ein schmaler Spalt gebildet ist.
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Auf
jeder Seite der Bremsscheibe 13, das heißt jeweils
zwischen dieser und dem Gehäuseboden 14 beziehungsweise
dem Gehäusedeckel 15, ist eine Bremsplatte 22 axial
verschiebbar gelagert. Wie aus der 6 ersichtlich
ist die Bremsplatte 22 im Wesentlichen kreisringförmig,
wobei über ihren Außenumfang gleichmäßig
verteilt drei Ausbuchtungen mit jeweils einer Durchgangsbohrung
angeordnet sind. Die beiden Bremsplatten 22 sind mittels
dieser Durchgangsbohrungen an den Führungsbolzen 20 gehalten
und geführt. Der Außendurchmesser der Bremsplatten 22 entspricht
in etwa dem der Bremsscheibe 13. Zwischen den Bremsplatten 22 sind durch
die Führungsbolzen 20 gehalten drei Schraubenfedern 23 so
angeordnet, dass sie die Bremsplatten 22 auseinanderdrücken.
Die Bremsplatten 22 sind aus nicht rostendem Stahl mit
einer Dicke von 0,2 mm bis 1,0 mm, hier 0,5 mm gefertigt. Der Innendurchmesser
der Bremsplatten 22 entspricht einer maximalen radialen
Ausdehnung des Mitnehmers 10 zuzüglich einem vorbestimmten
Spiel.
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Die
Bremsscheibe 13 weist in etwa den gleichen Außendurchmesser
auf wie die Bremsplatten 22.
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Den
Scheibenbremsen ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Druckluft
zugeordnet, die aus der 7 ersichtlich ist. Die Vorrichtung
umfasst einen Zylinder 24, an dem einstückig ein
Boden 25 ausgebildet ist. In dem Zylinder 24 ist
ein Kolben 26 mit einem Stößel 27 hin
und her verschiebbar gelagert. Der Stößel 27 ist
zentrisch in einem Deckel 31 geführt, der an der
dem Boden 25 gegenüberliegenden Seite des Zylinders 24 befestigt
ist. Eine V-förmige Dichtung 28 ist so um den
Kolben 26 gespannt, dass ein Druck in dem Zylinder 24 zwischen
dem Boden 25 und dem Kolben 26 aufgebaut werden
kann. Der Stößel 27 ist mit einem Servomotor 29 über
einen Hebelmechanismus 30 antreibbar. In dem Boden 25 ist
eine Durchgangsbohrung angeordnet, an die die Leitung für
Druckluft angeschlossen ist; diese Leitung umfasst eine Verzweigung
zur Verteilung der Druckluft auf die zwei Bremsen.
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Im
Betrieb des Modellkraftfahrzeugs ist ohne Betätigung der
Kolben 26 in einer Ruhestellung zurück in Richtung
des Deckels 31 gezogen. Bei der Betätigung der
Scheibenbremse über einen Hebel oder Knopf der Fernbedienung
wird der Servomotor 29 aktiviert. Dieser treibt über
den Hebelmechanismus 30 den Kolben in Richtung des Bodens 25,
so dass in dem Zylinder 24 vorhandene Luft komprimiert wird.
Auf diese Weise wird Druckluft erzeugt, die durch die Leitung auf
die Scheibenbremsen wirkt. bei beiden Scheibenbremsen tritt die
Druckluft durch die Anschlussöffnung 17 in das
Gehäuse in den Bereich zwischen der Erhebung 16 und
der Membran 18. Die Membran 18 dehnt sich infolge
des erhöhten Luftdrucks und drückt so gegen die
Kraft der Schraubenfedern 23 die Bremsplatten 22 und
die Bremsscheibe 13 gegen den Gehäusedeckel 15.
Hierbei entsteht Reibung zwischen der sich drehenden Bremsscheibe 13 und
den Bremsplatten 22. Der Luftdruck und somit die Wirkung
der Scheibenbremsen ist über eine entsprechende Ansteuerung
des Servomotors 29 einstellbar.
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Sobald
nicht mehr gebremst werden soll, wird der Knopf oder Hebel gelöst.
Der Kolben wird durch den Servomotor 29 in die Ruheposition
zurückgefahren. Hierdurch entspannt die Membran 18 und die
Bremsplatten 22 lösen sich von der Bremsscheibe 13.
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- 1
- Achsschenkel
- 2
- Querlenker
- 3
- Lenkhebel
- 4
- Radwelle
- 5
- Kugellager
- 6
- Distanzring
- 7
- Schraube
- 8
- Rad
- 9
- Mutter
- 10
- Mitnehmer
- 11
- Gewindestift
- 12
- Nut
- 13
- Bremsscheibe
- 14
- Gehäuseboden
- 15
- Gehäusedeckel
- 16
- Erhebung
- 17
- Anschlussöffnung
- 18
- Membran
- 19
- Ring
- 20
- Führungsbolzen
- 21
- Vertiefung
- 22
- Bremsplatte
- 23
- Schraubenfeder
- 24
- Zylinder
- 25
- Boden
- 26
- Kolben
- 27
- Stößel
- 28
- Dichtung
- 29
- Servomotor
- 30
- Hebelmechanismus
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202007011787
U1 [0003]
- - US 2007/0012527 A1 [0004]
- - US 5601159 [0005]
- - DE 1136227 [0006]