DE2440514A1

DE2440514A1 - Vollscheibenbremse

Info

Publication number: DE2440514A1
Application number: DE2440514A
Authority: DE
Inventors: Roy Campbell; Anthony George Price
Original assignee: Girling Ltd
Current assignee: Girling Ltd
Priority date: 1973-08-23
Filing date: 1974-08-23
Publication date: 1975-03-06
Also published as: GB1453957A; BR7406917D0; JPS52115972A; JPS538867B2; FR2241721A1; DE2440514C2; JPS5072077A; SU579942A3; IN143542B; FR2241721B1; US3952843A; JPS5740381B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vollscheibenbremse, bei der auf einer Welle drehfest aber axial verschiebbar angeordneten Bremsscheiben zwischen axial voneinander entfernbaren Druckplatten und radialen Flächen eines stationären Gehäuses aufgenommen sind,und Kugeln zwisehen den Druckplatten in gegenseitigem winkeligen Abstand in miteinander zusammenwirkenden, gegensinnig abgeschrägten Aussparungen von sich gegenüberliegenden Flächen der Druckplatten angeordnet sind, um die Druckplatten bei relativer winkeliger Bewegung auseinanderzudrücken, wobei die Aussparungen in Einsätzen ausgebildet sind, die in Ausnehmungen der sich gegenüberlie- ' genden Flächen der Druckplatten eingesetzt sind. Das Betätigen der Bremse wird ausgelöst, indem die Druckplatten winkelig in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden, bis sie in Eingriff mit den Scheiben kommen. Die Druckplatten neigen dann dazu, von den Scheiben mitgenommen zu werden, bis ein Anschlag an der einen oder in der anderen Platte, je nach Drehrichtung der Scheiben, mit einem Anschlag am Gehäuse in Eingriff kommt; die fortgesetzte winkelige Bewegung der anderen Bremsplatte zusammen m± den Scheiben bewirkt, daß die Druckplatten von den Kugeln auseinandergedrückt werden, um die Bremse unter selbstverstärkender oder Servowirkung anzulegen.

Die Erfindung bezieht sich etwas genauer auf die Einsätze der Druckplatten, die mit den mit den Kugeln zusammenwirkenden aus-

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gesparten Flächen versehen sind.

Für Vollscheibenbremsen mit großem Durchmesser stehen nur wenige Maschinen zur Verfugung, die die entsprechenden Druckplatten mit großem Durchmesser zur Herstellung der Ausnehmungen für die Kugeln aufnehmen können. Es ist daher bereits bekannt, zylindrische Einsätze vorzusehen, von denen Jeder an einer Stirnfläche mit einer konischen Aussparung für eine Kugel versehen ist, und die in einer entsprechenden Ausnehmung in einer Stirnfläche einer Druckplatte befestigt sind. Jeder Einsatz kann getrennt in einer kleinen Maschine hergestellt werden; die Einsätze werden dann in die Druckplatte eingebaut.

Wenn eine der Druckplatten beim Betätigen der Bremse um einen kleinen Winkel relativ zur anderen Druckplatte gedreht wird, ist es wichtig, sicherzustellen, daß jede Kugel relativ zur Achse der Druckplatten umfangsmäßig rollt und daß die Flächen der zusammenwirkenden Aussparungen, in denen die Kugeln rollen, in einem konstanten Winkel relativ zur Ebene einer Bremsplatte geneigt sind. Wenn die Reibbeläge verschleißen, muß sich die Servoplatte zunehmend drehen, bevor sich die Druckplatten genügend weit voneinander entfernt haben, um die Verminderung der Reibbelagdicke auszugleichen und die drehenden Bremsscheiben zu erfassen. Bei Verschleiß der Reibbeläge bewegen sich die Kugeln entsprechend über neue Bereiche der Aussparungen, so daß es, damit die Selbstverstärkung der Bremse, die von der Neigung der Aussparung abhängt, beim Verschleiß der Bremsbeläge konstant bleibt, wichtig ist, daß die Neigung der Aussparung in der Umfangsrichtung im wesentlichen konstant bleibt.

Die Kugeln müssen in Umfangsrichtung in dieser V/eise rollen können, damit sie nicht klemmen und die Parallelität der Druckplatten erhalten bleibt.

Eine konische Aussparung hat die Eigenschaft, daß eine auf der geneigten Fläche der Aussparung noch in Umfangsrichtung um die Bremsenachse rollende Kugel sich auf einer Oberfläche bewegt, die relativ zur Ebene der Platte im v/es ent liehen konstant geneigt ist.

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Ein Einsatz mit einer zentralen konischen Aussparung muß in der Ausnehmung der Druckplatte nicht ausgerichtet werden, weil er symmetrisch ist. Deshalb wurden bisher in Bremsen mit großem Durchmesser Einsätze mit zentralen konischen Aussparungen verwendet.

Der Neigungsv/inkel der Aussparung bestimmt die Selbstverstärkungscharakteristik der Bremse. In einer Bremse gegebener Größe und mit Reibbelägen mit gegebenen Reibeigenschaften gibt es einen minimalen Neigungswinkel relativ zur ebenen Seite des Einsatzes, unterhalb dessen die Bremse sich selbst blockiert.

Bei einer konischen Aussparung ist die Kugel, wenn sie sich im tiefsten Teil der Aussparung befindet, relativ zum Einsatz zentriert; die Amplitude der aalässigen Bewegung der Kugel kann entsprechend maximal nur gleich dem halben Durchmesser des Einsatzes sein. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Aussparung in den Einsätzen derart zu formen, daß Einsätze herkömmlicher Größe eine größere Bewegung der Kugeln zulassen.

Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Vollscheibenbremse der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch, daß die Aussparungen geradlinige Nuten zunehmender Tiefe sind, und die Einsätze in den Druckplatten um zu den Ebenen der Druckplatten senkrechte Achsen winkelig bewegbar angeordnet sind, so daß die Kugeln sich längs der schrägen Flächen der Nuten in einer Umfangsrichtung in Bezug zur gemeinsamen Achse der Druckplatten bewegen.

Die Form der Nut ist derart, daß, wenn sich die Kugel im tieferen Ende der Nut befindet, der Mittelpunkt der Kugel von der Mittelachse des Einsatzes in Bezug zur Richtung, in der die Nut flacher wird, entgegengesetzte Richtung verschoben ist. Durch die geradlinige Nut wird die Bewegungsamplitude der Kugel, die von einem Einsatz vorgegebenen Durchmessers aufgenommen werden kann, merklich vergrößert.

Beim Zusammenbau einer mit solchen Einsätzen ausgerüsteten Bremse ist wichtig, daß die Einsätze mit den Nuten richtig orientiert sind und nicht um 180° verdreht sind. Die Einsätze und die Druck-

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platten sind daher vorzugsweise mit zusammenwirkenden Anordnungsmitteln versehen, die nur eine Ausrichtung der Einsätze in eine Richtung zulassen.

Wenn die Ausnehmung bzw. die öffnung in der Druckplatte ein kreisförmiges Loch ist, wie es normalerweise der Fall ist, weist der Einsatz vorzugsweise einen Zylinder mit einem exzentrischen Stift auf, der mit Spiel in ein exzentrisches Loch in der Platte eingrfeift, wobei das Spiel ausreicht, um das im Betrieb erforderliche leichte Schwenken des Einsatzes zu ermöglichen. Der Stift verhinder-t auch, daß sich der Einsatz zu weit dreht und ein Festklemmen oder ein Fressen der Kugel verursacht.

Wenn keine Mittel zum Begrenzen der Drehung des Einsatzes um seine Achse vorgesehen sind und die Lage der Nut relativ zu dieser Achse derart ist, daß der Mittelpunkt einer sich längs der Nut bewegenden Kugel an einer Stelle mit der Achse des Einsatzes zusammenfallen kann, besteht die Gefahr, daß sich der Einsatz unter Vibrieren in eins Lage dreht, in der die Ausrichtung der Nut derart ist, daß sich die Kugel nicht in Umfangsrichtung bewegen kann.

Wenn dies während einer Bremsbetätigung auftritt, könnte die Bremse nicht freigegeben werden; wenn es bei freigegebener Bremse auftritt, könnte die Bremse nicht "betätigt werden.

Um dieses Problem zu lösen, kann die Nut derart in dem Einsatz ausgebildet werden, daß der Mittelpunkt der Kugel zu keiner Zeit ihrer Bewegung mit der Achse des Einsatzes zusammenfallen kann. Vorteilhafterweise wird dies dadurch erreicht, daß die Lage der Nut relativ zur Achse des Einsatzes derart versetzt wird, daß sich der Mittelpunkt der Kugel bei deren Bewegung längs der Nut längs eines Teilkreises bewegt, dessen Mittelpunkt in der Achse der Druckplatte liegt und der radial von änem konzentrischen Teilkreis entfernt ist, der die Achse des Einsatzes enthält.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung beispielsweise und mit vorteilhaften Einzelheiten erläutert. Es zeigen:

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Fig. 1 eine Seitenansicht eines Paars Druckplatten einer Vollscheibenbremse;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 einen Teilschnitt längs der Linie 3-3 in Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt ähnlich der Fig. 3, der drehbare Einsätze mit Mitteln zum Ausrichten und zum Begrenzen der winkeligen Bewegung darstellt;

Fig. 5 eine Ansicht senkrecht zu der in Fig. 4 dargestellten Seite einer Druckplatte, wobei der tiefere Teil der Nut sich oben befindet;

Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 in Fig. 5;

Fig. 7 einen Teilschnitt von zwei Druckplatten mit mit Nuten versehenen Einsätzen zur Darstellung des Zusammenfallens des Mittelpunktes der Kugel mit den Achsen der Einsätze in einer Lage;

Fig. 8 eine Aufsicht auf einen Einsatz und eine zusammenwirkende Kugel, wobei der Mittelpunkt der Kugel und die Achse des Einsatzes auf radial voneinander entfernten, konzentrischen Teilkreisen angeordnet sind; und

Fig. 9 ein-en Schnitt längs der Linie 9τ9 in Fig. 8.

In den Fig. 1 bis 3 sind mit 1 und 2 zusammenwirkende, kreisförmige Druckplatten einer Vollscheibenbremse bezeichnet. Eine axiale Voneinanderwegbewegung der Druckplatten drückt drehbare Bremsscheiben (nicht dargestellt) auf entgegengesetzten Seiten der Platten in Eingriff mit stationären Flächen, die senkrecht zur Achse der Bremse gerichtet sind.

Die axiale Trennung der Druckplatten 1 und 2 wird von winkelig voneinander entfernten Kugeln 3 bewirkt, die in zueinander komplementär geformten, geradlinigen Nuten 4 rollen, die in Ein-

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sätzen 5 ausgebildet sind, die in Ausnehmungen in sich gegenüberliegenden Flächen der Bremsbacken angeordnet sind.

Die Betätigung der Bremse wird durch einen Zug ausgelöst, der auf eine nicht dargestellte Zugstange ausgeübt wird. Die Zugstange ist am Verbindungspunkt von Gelenkhebeln 6, 7 angebracht, die schwenkbar mit radialen Ansätzen 8, 9 an den zugehörigen Druckplatten verbunden sind, wobei die Gelenkhebel 6, 7 die Druckplatten 1, 2 winkelig in entgegengesetzte Richtungen bewegen.

Die Einsätze 5 sind insgeamt kreisförmig und sind drehbar in komplementär geformten Ausnehmungen in den Druckplatten 1, 2 angebracht .

Die Nuten 4 weisen die in Fig. 3 dargestellte Form auf; ihre Tiefe verändert sich von einem Ende her, wo die Tiefe etwa-e kleiner als der halbe Durchmesser einer Kugel ist, zum anderen Ende hin stetig, wo eine Schrägfläche 10 in die Oberfläche des Einsatzes 5 ausläuft. Die Fig. 3 zeigt eine im tieferen Ende der Aussparungen angeordnete Kugel; diese Lage entspricht dem minimalen Abstand der Druckplatten in der freigegebenen Stellung der Bremse. In dieser Lage ist der Mittelpunkt der Kugel nach einer Seite der Mitte des Einsatzes verschoben, so daß die Schrägfläche 10 merklich länger als der halbe Durchmesser des Einsatzes ist.

Eine Nut der dargestellten Form kann in einfacher Weise maschinell hergestellt werden, in dem ein Drehfräser mit der KUgel gleichem Radius senkrecht in die Seitenfläche eines Einsatzes bis zur erforderlichen maximalen Tiefe der Nut vorgeschoben wird und dann zunehmend herausgezogen wird, wenn er sich in einer geraden Linie quer zum Einsatz bewegt.

Wünschenswert ist, daß die Nut in jedem Einsatz beim Zusammenbau der Bremse richtig ausgerichtet wird, so daß sich die Kugel relativ zur Achse der Druckplatten in etwa auf einer Umfangsbahn bewegt; weiter ist wünschenswert, daß die Winkelbewegung des Einsatzes in der zugehörigen Ausnehmung begrenzt_#ist, um zu verhindern, daß sich der Einsatz in eine Lage dreht,/der die Nut nicht

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mehr mit der richtigen Bahn der Kugel ausgerichtet ist und die Kugel klemmen bzw. fressen kann.

Zu diesem Zweck kann jeder Einsatz an seiner Rückseite mit einem exzentrischen Stift 11 versehen sein, der in einem zur Achse des Einsatzes versetzten Loch in der Druckplatte aufgenommen wird, wie in Fig. 4 dargestellt. Zwischen dem Stift 11 und dem Loch 12 besteht genügend Spiel, um die notwendige, kleine Winkelbewegung des Einsatzes zuzulassen, damit sich die Kugel bei ihrer Bewegung längs der Nut in einer Umfangsbahn bewegt.

Fig. 4 zeigt weiter einen steilen Endbereich 13 am flacheren Ende der Nut, der eine Begrenzung für die Bewegung der Kugel in der Nut bildet.

Der in Fig. 4 dargestellte Einsatz ist in Aufsicht und im Querschnitt in den Fig. 5 und 6 dargestellt.

Wenn zum Ausrichten eines Einsatzes und zum Begrenzen der Winkelbewegung keine Mittel vorgesehen sind, kann eine Kugel längs ihrer Bewegung in den in den zusammenwirkenden Einsätzen ausgebildeten Nuten in eine Zwischenstellung gelangen, in der, wie in F^g. 7 dargestellt, der Mittelpunkt der Kugel mit der Achse eines oder beider Einsätze zusammenfällt. Die Kugel übt dann keinen bestimmenden Einfluß auf die V/inkelbewegung eines Einsatzes aus und es besteht die Möglichkeit, daß ein Einsatz unter Vibrieren aus seiner richtigen Winkellage herausdreht.

Um dies zu verhindern, wird die Nut im Einsatz derart angeordnet, daß der Mittelpunkt der Kugel während ihrer Bewegung ständig radial außerhalb der Achse des Einsatzes liegt.

In der in den Fig. 8 und 9 dargestellten AusfUhrungsform liegt der Mittelpunkt A der Kugel auf einem Teilkreis 14, während die Achse B des Einsatzes auf einem konzentrischen Teilkreis 15 liegt, der radial zum Teilkreis 14 versetzt ist; der Mittelpunkt A der Kugel kann daher niemals mit der Achse B des Einsatzes zusammenfallen.

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Der Ausdruck "gerade", wie er für die Nuten der Einsätze verwendet wurde, bezieht sich auf die Mittellinie einer Nut, die rechtwinklig zur Stirnfläche des Einsatzes gesehen ist.

In einem zur Stirnfläche rechtwinkligen Schnitt durch den Einsatz, wie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt, kann die geneigte ^läche der Nut, auf der die Kugel rollt, anders als geradlinig erscheinen, wenn es erforderlich ist, das Ausmaß des "Hebens" der Kugel bei ihrer Bewegung längs der Nut zu verändern.

Die oben beschriebenen Einsätze wurden insbesondere für im Ölbad befindliche Bremsen großen Durchmessers entworfen. Die Erfindung kann für Vollscheibenbremsen verschiedener Abmessungen, im Ölbad und trocken,verwendet werden, wo die durch verminderte Herstellungskosten und kleinere Einsätze ermöglichten Vorteile es wünschenswert erscheinen lassen.

In Trockenbremsen können Mittel eingebaut werden, um den durch die Drehbewegung eines Einsatzes in einer Bremsplatte bedingten Reibwiderstand zu vermindern. Zu diesem Zweck kann eine Schicht Lagermet^all oder eine Beschichtung aus Kunststoff oder anderem Material mit einem niederen Reibkoeffizienten zwischen dem Einsatz und der Platte angeordnet werden.

Ansprüche:

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Claims

Patentansprüche

ι 1 J Vollscheibenbremse, bei der auf einer Welle drehfest aber axial verschiebbar angeordnete Bremsscheiben zwischen axial voneinander entfernbaren Druckplatten und radialen Flächen eines stationären Gehäuses aufgenommen sind und Kugeln zwischen den Druckplatten im gegenseitigen winkeligen Abstand in miteinander zusammenwirkenden, gegensinnig abgeschrägten Aussparungen von sich gegenüberliegenden Flächen der Druckplatten angeordnet sind, um die Druckplatten bei relativer winkeliger Bewegung auseinanderzudrücken, wobei die Aussparungen in Einsätzen ausgebildet sind, die in Ausnehmungen der sich gegenüberliegenden Flächen der Druckplatten eingesetzt sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Aussparungen geradlinige Nuten (4) zunehmender Tiefe sind, und die Einsätze (5) in den Druckplatten (1, 2) um zu den Ebenen der Druckplatten (1, 2) senkrechte Achsen winkelig bewegbar angeordnet sind, so daß die Kugeln (3) sich längs der schrägen Flächen der Nuten (4) in einer Umfangsbahn in Bezug zur gemeinsamen Achse der Druckplatten (1, 2) bewegen.

2. Vollscheibenbremse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mittel (11, 12) zum Begrenzen der Winkelbewegung der Einsätze (5) um ihre Achsen.

3. Vollscheibenbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Einsatz (5) kreisförmig ist und in einer kreisförmigen Ausnehmung in einer Druckplatte (1, 2) drehbar angeordnet ist, und daß die Rückseite des Einsatzes (5) einen exzentrischen Stift (11) aufweist, der mit Spiel in ein komplementäres Loch (12) in der Druckplatte (1, 2) eingreift, um den Einsatz (5) auszurichten und eine begrenzte V/inkelbwegung des Einsatzes aus dessen ausgerichteter Lage zuzulassen.

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4. Vollscheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Lage der Nut (4) in jedem Einsatz (5) relativ zu der Achse (B), um die der Einsatz (5) drehbar ist, derart, ist, daß beim Betätigen der Bremse der Mittelpunkt (A) der Kugel (3) .zu keiner Zeit mit der Achse (B) zusammenfallen kann, so daß der Einsatz (B) unter Schwingungen nicht dazu neigt, aus seiner richtigen winkeligen Lage herauszudrehen.

5. Vollscheibenbremse nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

ζ e i ch η e t , daß bei zusammengebauter Bremse die Mittelpunkte(A) der Kugeln (3) und die Achsen (B) der Einsätze (5) auf radial voneinander entfernten, konzentrischen Teilkreisen (14, 15) angeordnet sind.

6. Druckplatte für eine Vollscheibenbremse mit Einsätzen zum Zusammenwirken mit zwischen zwei zueinander komplementär geformten Druckplatten angeordneten Kugeln, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Einsatz (5) eine geradlinige Nut (4) mit sich stetig verändernder Tiefe zur Aufnahme einer Kugel(3) ausgebildet ist, und daß der Einsatz (5) winkelig um eine zur Ebene der Druckplatte (1, 2) senkrechte Achse bewegbar ist.

7. Druckplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzei chn e t , daß das tiefere Ende der Nut (4) eines Einsatzes (5), in dem eine Kugel (3) in der freigegebenen Stellung der Bremse aufgenommen ist, von der Achse (B) des Einsatzes (5) versetzt ist, so daß ein geneigter Bereich (Schrägfläche 10) der Nut (4) geschaffen wird, dessen Länge in Umfangsrichtung größer als der halbe Durchmesser des Einsatzes (5) ist.

8. D_ruckplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzei chn e t , daß Mittel (11, 12) zum Ausrichten jedes Einsatzes (5) mit dessen Nut (4) im wesentlichen in Umfangsrichtung relativ zur Achse der Druckplatte (1, 2) und zum Begrenzen der V/inkelbewegung des Einsatzes (5) aus der ausgerichteten Lage vorgesehen sind.

9. Druckplatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Einsatz (5) kreisförmig ist und die Mittel (11,

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12) einen Stift (11) auf der Rückseite des Einsatzes (5) aufweisen, der mit Spiel in ein Loch (12) in der Drudplatte (1, 2) eingreift.

10. Druckplatte nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (5) kreisförmig ist und drehbar in einer komplementären Ausnehmung/der Druckplatte (1, 2) angebracht ist und da-ß die Lage der Nut (4) relativ zur Achse (B) des Einsatzes (5) derart ist, daß bei Betätigung der Bremse der Mittelpunkt (A) der Kugel (3) zu keiner Zeit mit dieser Achse (B) zusammenfallen kann.

11. Druckplatte nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Mittelpunkt einer Kugel (3) in allen Lagen ihrer Bewegung längs der Nut (4) im Einsatz (5) auf einem Teilkreis (14) liegt, der radial von einem Teilkreis (15), auf dem die Achse (B) des Einsatzes (5) liegt, entfernt ist.

12. Einsatz für eine Bremsplatte in einer Vollscheibenbremse,

der in eine Ausnehmung in der Bremsplatte eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet , daß der Einsatz (5) drehbar in der Ausnehmung angebracht wird und eine geradlinige Nut (4) mit sich stetig verändernder Tiefe aufweist, die.mit einer in der Nut (4)

und/einer komplementär geformten Nut in einem Einsatz in einer zusammenwirkenden Druckplatte angeordneten Kugel (3) zusammenwirkt.

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