DE2649666A1

DE2649666A1 - Scheibenbremse

Info

Publication number: DE2649666A1
Application number: DE19762649666
Authority: DE
Inventors: Bruce D Anderson
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1975-11-12
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-05-26
Also published as: CA1060357A; SE423567B; DE2649666C2; AU1872076A; FR2331717B1; GB1548214A; US4036329A; AU506020B2; FR2331717A1; SE7612185L

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipl.-Os-n. Dipl.-lng.

E.Prinz - Dr.G.Hauser - G.Leiser

Ernsbergerstrasse 19
8 München 60

ROCKWELL INTERNATIONAL CORPORATION 28· Oktober 1976

600 Grant Street

Pittsburgh, Pennsylvania 15219 /V.St.A.

Unser Zeichen: R 9H

S cheib enbr ems e

Die Erfindung betrifft eine Scheibenbremse, und zwar speziell eine Betätigungseinrichtung für eine Scheibenbremse an angetriebenen Fahrzeugen.

Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung eigent sich besonders für Scheibenbremsen mit schwimmend gelagertem Joch, bei der die Reibstoffklötze als Ringsektionen ausgebildet sind und an gegenüberliegenden Seiten einer drehbaren Reibscheibe am Joch gelagert sind sowie axial in Anlage an die Bremsreibungsflächen der drehfest mit dem Fahrzeugrad verbundenen Reibscheibe beweglich sind. Bei derartigen Scheibenbremsen wie Teilscheibenbremsen werden die Bremsbelag- oder Reibstoffklötze durch einen Betätigungsmechanismus oder eine Betätigungseinrichtung bewegt, die ihrerseits druckmittelbetätigt ist. Pneumatisch arbeitende Bremssysteme haben bei kommerziellen Fahrzeugen schnell Eingang in die Praxis gefunden, da die erforderliche Bremskraft auf einfache Weise in der Nachbarschaft jedes Rades oder jedes Radsatzes mittels vergleichsweise kompakter Druckluftantriebe erzeugt werden kann.

Da die gesamte, für die Beaufschlagung der Reibungsbremsfläche

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zur Verfügung stehende Kraft von der zum Antrieb der Betätigungseinrichtung erforderlichen Kraft abhängt, ist anzustreben, eine Betätigungseinrichtung mit hohem Wirkungsgrad oder hoher Leistung zu verwenden. Dies gilt insbesondere für Scheibenbremssysteme, bei denen der zwischen den Reibstoffklotzen und der Reib- oder Bremsscheibe erforderliche Druck größer ist als der Druck, der bei Trommelbremsen zwischen den Reibungsbremsflächen erforderlich ist.

Da darüberhinaus die aneinander anliegenden Oberflächen der Bremsbeläge und der Bremsscheibe im wesentlichen ebene, parallele Oberflächen sind, ist es weiterhin anzustreben, daß die Reibstoffklötze oder Bremsbeläge in einer zur Reibungsbremsfläche der Bremsscheibe senkrechten Richtung bewegt werden und daß die gesamte Bremsbelagoberfläche jedes Reibstoffklotzes unter im wesentlichen gleichförmigem Druck gleichzeitig an die Reibungsbremsfläche der Bremsscheibe angelegt wird, um · einen ungleichmäßigen Verschleiß der Reibstoffklötze zu vermeiden.

Die erfindungsgemäße Scheibenbremse weist eine drehbare Bremsscheibe, eine Abstützung und einen Bremsklotz auf, der an einer Seite der Scheibe an der Abstützung gelagert ist und eine in Anlage an die Bremsscheibe bewegliche Reibungsoberfläche aufweist. Die Betätigungseinrichtung für die Scheibenbremse weist ein Antriebsglied für den Bremsklotz auf, das an der Abstützung in Richtung auf die Bremsscheibe beweglich gelagert ist, eine drehbar an der Abstützung gelagerte Welle, eine Einrichtung zur Drehung der Welle, einen an der Welle befestigten Nocken und einen drehbar am Antriebsglied für den Bremsklotz gelagerten Nockenfolger. Bei Drehung der Welle, des Nockens und des Nockenfolgers wird das Antriebsglied bewegt und drückt den Bremsklotz in Reibanlage an die Bremsscheibe.

Die äußere Nockenoberfläche des Nockens oder Kurvenstückes weist bezüglich der Mittelachse der Welle eine kontinuierlich

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ansteigende radiale Abmessung auf, so daß der Nockenfolger und das Antriebsglied für den Bremsklotz stetig schneller angetrieben werden, wenn das Kurvenstück dreht, wodurch auch Verschleiß des Bremsbelagmaterials ausgeglichen wird.

Im Rahmen der Erfindung wird eine mit hohem Wirkungsgrad arbeitende Antriebseinrichtung für das Kurvenstück einer Scheibenbremse geschaffen, bei der die Bremsklötze in einer zur Reibungsbremsfläche der Bremsscheibe senkrechten Richtung bewegt werden.

Die erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung bewegt im wesentlichen die gesamte Reibfläche der Bremsbeläge gleichzeitig in Anlage an die Reibungsbremsfläche der Bremsscheibe, wobei über die gesamte Oberfläche der Bremsbeläge im wesentlichen gleichförmiger Druck ersielt wird.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung, insbesondere in Verbindung mit den zusätzlichen Ansprüchen.

Es zeigt

Fig. 1 teilweise im Schnitt eine Seitenansicht einer erfin—. dungsgemäßen Scheibenbremse,

Fig. 2 eine Bodenansicht der Betätigungseinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht gemäß Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 eine Schnittansicht gemäß Linie 4-4 in Fig. 1 und

Fig. 5 eine Schnittansicht gemäß Linie 5-5 in Fig. 4.

Wie sich insbesondere aus den Fig. 1 und 2 ergibt, ist erfindungsgemäß eine insgesamt mit 10 bezeichnete Scheibenbremse vorgesehen. Die Scheibenbremse 10 weist ein schwimmend gelagertes Joch 12 auf, welches die meisten übrigen Elemente der Bremse lagert. Das Joch 12 ist in der am besten aus Fig. 2 ersichtlichen

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Weise an einem die Momentenstütze bildenden Träger 15 relativbeweglich gelagert, wozu ein Paar von Schraubenbolzen 14 vorgesehen ist, die zwischen im Abstand voneinander liegenden Lagervorsprüngen 16 und 18 verspannt sind, welche an gegenüberliegenden Enden des Joches 12 einstückig mit dem Joch 12 ausgebildet sind. Die Schäfte der Schraubenbolzen 14 erstrecken sich frei und gleitbeweglich durch ein Paar von Bohrungen 19, die gegenüber den LagervorSprüngen 20 ausgerichtet einstückig mit dem Träger 15 verbunden sind. Der Träger 15 kann beispielsweise durch Schweißung oder auf sonstige übliche Weise starr am Achsgehäuse des Fahrzeuges befestigt sein. Eine Bremsscheibe 21 mit axial im Abstand voneinander liegenden ringförmigen Reibungsbremsflächen 22 und 24 ist drehfest mit einer Radnabe verbunden, wozu ein Flansch 26 und Schraubenbolzen 28 vorgesehen sind (Fig. 1).

Ein Paar von Bremsklötzen 30 und 32 mit Bremsbelägen 31 und 33 aus Asbest oder einem sonstigen Reibstoff sind am Joch 12 bzw. am Träger 15 abgestützt, wobei die Bremsbeläge 31 und 33 mit geringem Abstand den Reibungsbremsflächen 22 und 24 der Bremsscheibe 21 gegenüberliegen. Die Bremsklötze 30 und 32 sind zwischen der Bremsscheibe 21 und einem Paar von Schenkeln 34 und 36 gelagert, welche vom mittleren Stegbereich des Joches 12 abstehen. Der Bremsklotz 30 kann auf irgendeine bekannte, geeignete Weise am Schenkel 24 des Joches 12 festgelegt sein. Am Schenkel 34 des Joches 12 kann eine Öffnung oder eine Mehrzahl von Öffnungen 35 ausgebildet sein, um das Gewicht der Bremseinheit zu vermindern. Der Bremsklotz 32 ist im Träger relativbeweglich gegenüber dem Schenkel 36 des Joches 12 und der Reibungsbremsfläche 24 der Bremsscheibe 21 gelagert.

Eine Lagerplatte 40 für eine Nockenwelle 50 ist mittels Kopfschrauben 41 am Schenkel 36 des Joches 12 befestigt. Zwei Paare von Lagerblöcken 42 und 44 erstrecken sich von der Lagerplatte .aus nach außen und sind einstückig mit dieser ausgebildet. In der äußeren Endfläche jedes Lagerblockes 42 oder 44 sind Lager-

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sitze in Form halbzylindrischer Öffnungen vorgesehen. Mittels Schraubbolzen 47 und 48 sind an den äußeren Enden der Lagerblöcke 42 und 44 Lagerdeckel 46 und 48 befestigt, die die andere Hälfte der halbzylindrischen Lagersitze aufweisen.

Eine Nockenwelle 50 mit drei sich in Längsrichtung erstreckenden Keilnutenabschnitten 51, 52 und 54 ist in den Lagerblöcken 42 und 44 über Lagerbuchsen 55 und 56 drehbeweglich gelagert. Ein Hebel 58 ist am Mittelabschnitt 51 der Nockenwelle 50 zwischen den Lagerblöcken 44 aufgekeilt. Dieser Betätigungshebel für die Bremse ist bevorzugt ein selbsteinstellender Hebel, wie er aus der DT-OS 26 08 751 bekannt ist, auf die wegen weiterer Einzelheiten ausdrücklich Bezug genommen wird. Der Hebel 58 ist mittels eines Bügels 59 mit der Kolbenstange 61 eines Druckluftantriebes 60 verbunden. Der Druckluftantrieb 60 ist mittels Schraubenbolzen und Haltemuttern 62 an einem Lagerteil 64 befestigt, welches seinerseits mittels Schraubbolzen 65 an der Lagerplatte 40 für die Nockenwelle 50 befestigt ist.

Der Schenkel 36 des Joches 12 und die Lagerplatte 40 weisen je ein Paar von axial fluchtenden kreisförmigen Öffnungen auf, die im Abstand voneinander liegende Bohrungen 68 und 69 durch den Schenkel 36 des Joches 12 und die Lagerplatte 40 bilden. Ein Paar von Kolben 71 und 72 sind in den zylindrischen Bohrungen 68 bzw. 69 gleitbeweglich gelagert und treiben den Bremsklotz 32 in Richtung auf die Reibungsbremsfläche 24 der Bremsscheibe 21. Eine Zugfeder 73, die an ihren beiden einander gegenüberliegenden Enden an die Seitenwände der Kolben 71 und 72 durchsetzenden Öffnungen befestigt ist, verhindert eine Drehung der Kolben· in den zylindrischen Bohrungen 68 und 69. Von jedem Ende des Bremsklotzes 32 aus erstreckt sich in radialer Richtung nach außen ein zungenförmiger Vorsprung 38. Die Vorsprünge 38 gleiten in Nuten 39, die einstückig in den Träger 15 vorgesehen sind, so daß eine radiale Relativbewegung des Bremsklotzes 32 gegenüber der Bremsscheibe 21 verhindert ist.

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Die Kolben 71 und 72 sind je mit einem Paar von sich nach hinten erstreckenden Flanschen 74 und 75 versehen. In die Flansche 74 und 75 der Kolben 71 und 72 durchsetzenden Bohrungen sind mit Muttern versehene Schrauben eingesetzt. Tastrollen 78 und 79 sind je reibungsarm drehbeweglich an den Bolzen und 77 zwischen den Flanschen 74 des Kolbens 71 und den Flanschen 75 des Kolbens 72 gelagert.

Nocken oder Kurvenstücke 80 und 82 sind im Bereich der Keilnutenabschnitte 52 und 54 drehfest mit der Nockenwelle 50 verbunden. Die äußeren Nocken- oder Steuerflächen 81 und 83 der Kurvenstücke 80 und 82 sind jeweils so ausgebildet, daß sieh von der Mittelachse der Nockenwelle 50" aus über einen Umfangsbereich von annähernd 270° ein stetig ansteigender Radius ergibt. Die Steuerflächen 81 und 83 sind in ihrer Form einer Evolvente angenähert und dienen zur Steuerung der Tastrollen 78 und 79 im Sinne einer stoßfreien, jedoch pro Winkeleinheit der Drehung der Nockenwelle 50 kontinuierlich schnelleren Bewegung der Tastrollen 78 und 79. Die Steuerflächen 81 und 83 dienen auch zum Ausgleich von Verschleiß der Bremsbeläge, da die Kurvenstücke etwa ein Sechstel Grad bei jedem automatischen Nachstellschritt des Hebels 58 im Uhrzeigersinn gedreht werden und dabei die Kolben 51 und 52 etwa um 0,025 mm (0,001 inch) näher an die Reibungsbremsfläche 24 der Bremsscheibe 21 heranbringen. Hierzu ist ein Anfangsradius von etwa 19 mm (3/4 inch) an der Stelle vorgesehen, an der das Kurvenstück in der in Fig. gezeigten Stellung an der Tastrolle anliegt, wobei der Radius von da an allmählich für je 9° Drehwinkel um etwa 1,5 mm (0,06 inch) ansteigt.

Die erfindungsgemäße Scheibenbremse wird in der üblichen Weise dadurch betätigt, daß Druckluft dem Druckluftantrieb 60 zugeführt wird. Hierdurch wird die Kolbenstange 61 in der Darstellung gemäß Fig. 1 nach unten gedrückt, so daß der Bügel 59 und der Hebel 58 um die Achse der Nockenwelle 50 geschwenkt werden. Durch die Keilnutenverbindung des Hebels 58 am Keil-

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nutenabschnitt 51 wird die Nockenwelle 50 mit den an den Keilnutenabschnitten 52 und 54 daran befestigten Kurvenstücken und 82 gedreht. Die Steuerflächen 81 und 83 drehen je die Tastrollen 78 und 79 und bewegen die als Kolben 71 und 72 ausgebildeten Antriebsglieder für die Bremsklötze in Richtung auf die Reibungsbremsfläche 24 der Bremsscheibe 21. Beim Auftreten der Reibungsanlage des Bremsbelages 33 an der Reibungsbremsfläche 24 tritt eine Reaktionskraft auf, welche die Kolben, die Tastrollen, die Kurvenstücke_r die Lagerplatte 40 und den Schenkel 36 des Joches 12 in der Gegenrichtung zu bewegen sucht. Diese Reaktionskraft zieht den Schenkel 34 des Joches 12 in Richtung auf die Bremsscheibe 21, bis der Bremsbelag 31 des Bremsklotzes 30 an der Reibungsbremsfläche 22 anliegt. Während der Zeitspanne der Bremsenanlegung dienen die drehenden Kurvenstücke 80 und 82 zur Aufrechterhaltung der Anlage der Bremsbeläge 31 und 33 der Bremsklötze 30 und 32 an den Reibungsbremsflächen 22 und 24 der Bremsscheibe 21 in der soeben erläuterten Weise.

Wenn die Bremse gelöst wird, so zieht eine im Inneren des Druckluftantriebes 60 vorgesehene Rückholfeder die Kolbenstange 61t den Bügel 59 und den Hebel 58 in die Ruhestellung gemäß Fig. 1 zurückt. Der Hebel 58 dreht dabei normalerweise die Kurvenstücke 80 und 82 aus ihrer Druckanlage mit den Tastrollen 78 und 79 heraus. Die Bremsscheibe 21 bewegt normalerweise die Reibstoff- oder Bremsklötze 30 und 32 aus ihrer Druckanlage an den Reibungsbremsflächen 22 und 24. Wenn bei der Scheibenbremse 10 nach einer entsprechenden Betriebszeit Verschleiß an den Bremsbelägen 31 und 33 auftritt, so kehrt der Hebel 58 in die Stellung gemäß Fig. 1 zurück, jedoch erfolgt ein Nachstellschritt, bei dem die Nockenwelle 50 und die Kurvenstücke 80 und 82 im Uhrzeigersinn gegenüber dem Hebel 58 gedreht werden. Diese automatische Nachstellung ist aus der DT-OS 26 08 751 an sich bekannt und dient zusammen mit der weiter oben erläuterten Ausbildung der Steuerflächen im Sinne eines allmählich zunehmenden Radius zur Kompensation

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von Verschleiß an den Bremsbelägen durch automatische Nachstellung des Abstandes zwischen den Tastrollen 78 und 79 und der Drehachse der Nockenwelle 50.

Die vorliegende Erfindung schafft somit eine wirksame Betätigungseinrichtung mit Drehnocken für eine Scheibenbremse. Die reibungsarm gelagerten Tastrollen, die an den die Bremsklötze antreibenden Kolben gelagert sind, dienen zur Umsetzung der Drehbewegung der Kurvenstücke oder der Nocken in lineare oder translatorisehe Bewegung. Die gleitbeweglich im Schenkel des Joches und der Lagerplatte angeordneten Antriebskolben übertragen die Bewegung der Kurvenstücke auf den Bremsklotz. Die Kolben bringen an im Abstand voneinander liegenden Stellen die Bremskraft auf den beweglichen Bremsklotz auf, um die Kraft im wesentlichen gleichmäßig über die gesamte Fläche des Bremsklotzes zu verteilen. Die gleitbeweglich im Schenkel des Joches und der Lagerplatte gelagerten Kolben bewegen sich in einer im wesentlichen senkrecht zur Reibungsbrenisfläche der Bremsscheibe liegenden Richtung und vermeiden dadurch ungleichmäßigen Verschleiß des Bremsbelages, was sonst auftreten könnte, wenn bestimmte Abschnitte des Belages vor anderen Bereichen mit der Reibungsbremsfläche in Berührung gebracht wurden.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern sind vielfache Abwandlungen und Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Ansprüche

( 1./Scheibenbremse mit einer drehbaren Bremsscheibe und einem Bremsenträger sowie einem Bremsklotz, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsklotz an einer Seite der Bremsscheibe am Träger gelagert ist und eine in Anlage an eine Oberfläche der Bremsscheibe bewegbare Reibfläche aufweist, daß zur Bewegung des Bremsklotzes in Richtung auf die Bremsscheibe ein Antriebsglied für den Bremsklotz an dem Träger gelagert ist, daß am Träger eine Welle gelagert ist, daß eine Einrichtung zur Drehung der Welle vorgesehen ist, daß ein drehfest mit der Welle verbundenes Kurvenstück vorgesehen ist und daß ein Tastglied oder Nockenfolger drehbar an dem Antriebsglied für den Bremsklotz gelagert ist, so daß bei Drehung der Welle und des Kurvenstückes die Reibfläche des Bremsklotzes an die Oberfläche der Bremsscheibe anlegbar ist«
2. Scheibenbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied für den Bremsklotz ein gleitbeweglich in einer Öffnung des Trägers gelagerter Kolben ist.
3. Scheibenbremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastglied oder der Nockenfolger eine drehbar über eine Welle oder einen Achsstummel am Kolben gelagerte Tastrolle ist.
4. Scheibenbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastrolle durch eine Oberfläche des Kurvenstückes mit stetig zunehmendem Radius angetrieben ist. -
5· Betätigungseinrichtung für eine Scheibenbremse mit einem Joch, welches einen Steg und ein Paar von vom Steg abstehenden Schenkeln aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von Öffnungen einen der Schenkel durchsetzt, daß je ein Kolben in einer der Öffnungen gleitbeweglich gelagert ist, daß eine Rollenein-

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richtung an jedem der Kolben gelagert ist, daß am Joch drehbeweglich eine Welle gelagert ist, und daß ein im Abstand voneinander liegendes Paar von Kurvenstücken drehfest mit der Welle verbunden ist, wobei jedes Kurvenstück eine Außen- · oberfläche mit ansteigender Radialabmessung aufweist, die mit einer Ringfläche einer der Rolleneinrichtungen fluchtet·
6. Scheibenbremse mit einer drehbaren Bremsscheibe mit zwei einander gegenüberliegenden Reibungsbremsflächen, mit einem Träger und einem Joch, welches einen sich quer über den Umfang der Bremsscheibe erstreckenden Steg und ein Paar von sich radial nach innen an den gegenüberliegenden Seiten der Bremsscheibe erstreckende Schenkel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Schenkel ein Paar von im Abstand voneinander liegenden Ausnehmungen aufweist, daß eine Einrichtung zur gleitbeweglichen Lagerung des Joches am Träger relativbeweglich zur Bremsscheibe in einer im wesentlichen senkrecht zu den Reibungsbremsflächen liegenden Richtung vorgesehen ist, daß ein Paar von Bremsklötzen je eine in der Nähe einer der Reibungsbremsflächen der Bremsscheibe angeordnete Reibungsoberfläche aufweist, wobei einer der Bremsklötze relativbeweglich gegenüber dem Joch zwischen dem mit den Öffnungen versehenen Schenkel und der Bremsscheibe gelagert ist, während der andere Bremsklotz durch den anderen Schenkel des Joches in Anlage an die Bremsscheibe bewegbar ist, daß in jeder der Öffnungen ein Kolben zur Bewegung eines der Bremsklötze gleitbeweglich gelagert ist und jeder der Kolben eine Folge- oder Tastrolle trägt, daß eine drehbeweglich am Joch gelagerte Welle vorgesehen ist, die ein Paar von im Abstand voneinander liegender Kurvenstücke drehfest lagert, von denen jedes eine mit einer Ringfläche einer der Tast- oder Folgerollen fluchtende Außenoberfläche mit zunehmender Radi al abmessung aufweist, und daß zur Bewegung der Kolben und des Joches gegenüber dem Träger eine Einrichtung zur Drehung der Welle vorgesehen ist, so daß die Reiboberflächen der Bremsklötze in Anlage an die Reibungs brems flächen brxngbar sind.
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